WO2017077755A1 - Support arm structure - Google Patents

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一生 本郷
長阪 憲一郎
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ソニー株式会社
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Abstract

[Problem] To reduce the output of a motor for a support arm device. [Solution] A support arm device comprises: a first drive section affixed to a base and rotating a first drive shaft about the axis thereof; a second drive section affixed to the base and rotating a second drive shaft about the axis thereof; and an arm including at least one parallel link and supporting a predetermined jig. The first drive section and the second drive section are driven to change the attitude of the arm, thereby causing the predetermined jig to perform predetermined rotational movement.

Description

支持アーム装置Support arm device
 本開示は、支持アーム装置に関する。 The present disclosure relates to a support arm device.
 近年、パラレルリンクを利用した産業用ロボットや手術用ロボットが知られている。パラレルリンクを利用したロボットは、パラレルリンクにより構成されるアーム部の手先側を比較的軽く構成できることや、比較的安価に構成できることが特徴として挙げられる。また、パラレルリンクを利用したロボットは、モータを、アーム部の手先側ではなく根元側に配置できるために、モータ自体の重量がモータの出力に対する大きな負荷となりにくいことも特徴として挙げられる。 In recent years, industrial robots and surgical robots using parallel links are known. A robot using a parallel link is characterized in that it can be configured relatively lightly on the hand side of the arm portion configured by the parallel link and can be configured relatively inexpensively. Another feature of a robot using a parallel link is that since the motor can be arranged on the base side instead of the hand side of the arm, the weight of the motor itself is less likely to be a heavy load on the output of the motor.
 例えば医療分野において、RCM(Remote Center of Motion:遠隔運動中心)を中心とするピボット運動を可能とした装置が用いられている。かかる装置は、少なくとも1つの平行リンクを含むアーム部を備えて構成され、支持される内視鏡や、鉗子等のエンドエフェクタを、RCMを中心とするピボット運動を可能としている。そのため、かかる装置は、手術の際に患者の体表面を切開して形成した挿入孔を常に通るように内視鏡やエンドエフェクタを移動させることができる、手術用のロボットとして使用され得る(例えば、特許文献1を参照。)。 For example, in the medical field, a device capable of pivoting around an RCM (Remote Center of Motion) is used. Such a device is configured to include an arm portion including at least one parallel link, and enables a supported endoscope or end effector such as forceps to pivot about the RCM. Therefore, such an apparatus can be used as a surgical robot that can move an endoscope and an end effector so as to always pass through an insertion hole formed by incising a body surface of a patient during surgery (for example, , See Patent Document 1).
国際公開第2014/108545号International Publication No. 2014/108545
 特許文献1に開示された装置は、3つのモータを駆動させてアーム部の平行四辺形構造やひし形構造を変形させて、RCMを中心とするピボット運動を行うものである。しかしながら、特許文献1に開示された装置の3つのモータのうちの1つのモータは、アーム部だけでなく、他の2つのモータやカウンタウェイト等の比較的重量のある構成要素を含む部分を回動させるように構成されている。 The apparatus disclosed in Patent Document 1 performs a pivoting motion centering on the RCM by driving three motors to deform the parallelogram structure or rhombus structure of the arm portion. However, one of the three motors of the device disclosed in Patent Document 1 rotates not only the arm part but also a part including other two motors and relatively heavy components such as a counterweight. It is configured to move.
 具体的に、3つのモータのうちの1つのモータはベース部に固定されているものの、他の2つのモータはベース部には固定されておらず、ベース部に固定されたモータにより回動される可動部分に配置されている。また、ベース部に固定されたモータにより回動される可動部分には、アーム部を自立状態で維持するためのカウンタウェイトが設けられている。したがって、ベース部に固定されたモータは、比較的大きい重量の部分を動作させる出力が必要になる。 Specifically, one of the three motors is fixed to the base portion, but the other two motors are not fixed to the base portion and are rotated by the motors fixed to the base portion. It is arranged on the movable part. In addition, a counterweight for maintaining the arm portion in a self-supporting state is provided at a movable portion that is rotated by a motor fixed to the base portion. Therefore, the motor fixed to the base portion needs an output for operating a portion having a relatively large weight.
 そこで、本開示では、モータの出力を低減可能な、新規かつ改良された支持アーム装置を提案する。 Therefore, the present disclosure proposes a new and improved support arm device capable of reducing the output of the motor.
 本開示によれば、ベース部に固定され、第1の駆動軸を軸回転させる第1の駆動部と、ベース部に固定され、第2の駆動軸を軸回転させる第2の駆動部と、少なくとも1つの平行リンクを含み、所定の治具を支持するアーム部と、を備え、第1の駆動部及び第2の駆動部の駆動により、アーム部の姿勢を変化させ、所定の治具を回転運動させる、支持アーム装置が提供される。 According to the present disclosure, a first drive unit that is fixed to the base unit and rotates the first drive shaft, a second drive unit that is fixed to the base unit and rotates the second drive shaft, An arm portion including at least one parallel link and supporting a predetermined jig, and by driving the first driving portion and the second driving portion, the posture of the arm portion is changed, and the predetermined jig is A support arm device is provided for rotational movement.
 以上説明したように本開示によれば、モータの出力を低減することが可能になる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。 As described above, according to the present disclosure, the output of the motor can be reduced. Note that the above effects are not necessarily limited, and any of the effects shown in the present specification, or other effects that can be grasped from the present specification, together with the above effects or instead of the above effects. May be played.
本開示の第1の実施の形態にかかる支持アーム装置の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of 1 composition of a support arm device concerning a 1st embodiment of this indication. 同実施形態にかかる支持アーム装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the support arm apparatus concerning the embodiment. 支持アーム装置の固定部近傍の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the fixing | fixed part vicinity of a support arm apparatus. アーム部の平行四辺形構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the parallelogram structure of an arm part. アーム部の平行四辺形構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the parallelogram structure of an arm part. アーム部のひし形構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rhombus structure of an arm part. ガイド構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a guide structure. ベース部の直交関節部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the orthogonal joint part of a base part. ベース部の直交関節部の他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of the orthogonal joint part of a base part. アーム部の基本姿勢を示す図である。It is a figure which shows the basic attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. 支持アーム装置の制御部分について説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the control part of a support arm apparatus. 支持アーム装置の制御方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control method of a support arm apparatus. 支持アーム装置の制御方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control method of a support arm apparatus. 支持アーム装置の制御方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control method of a support arm apparatus. 第1の変形例にかかる支持アーム装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the support arm apparatus concerning a 1st modification. 第2の変形例にかかる支持アーム装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the support arm apparatus concerning a 2nd modification. 第3の変形例にかかる支持アーム装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the support arm apparatus concerning a 3rd modification. 本開示の第2の実施の形態にかかる支持アーム装置の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of 1 composition of a support arm device concerning a 2nd embodiment of this indication. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. 本開示の第3の実施の形態にかかる支持アーム装置の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of 1 composition of a support arm device concerning a 3rd embodiment of this indication. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. 本開示の第4の実施の形態にかかる支持アーム装置の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of 1 composition of a support arm device concerning a 4th embodiment of this indication. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part. アーム部の姿勢の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the attitude | position of an arm part.
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
 なお、説明は以下の順序で行うものとする。
 1.第1の実施の形態
  1-1.支持アーム装置の全体構成
  1-2.支持アーム装置の具体的構成
  1-3.アーム部の姿勢
  1-4.制御装置
  1-5.変形例
  1-6.まとめ
 2.第2の実施の形態
  2-1.支持アーム装置の構成
  2-2.アーム部の姿勢
  2-3.まとめ
 3.第3の実施の形態
  3-1.支持アーム装置の構成
  3-2.アーム部の姿勢
  3-3.まとめ
 4.第4の実施の形態
  4-1.支持アーム装置の構成
  4-2.アーム部の姿勢
  4-3.まとめ
The description will be made in the following order.
1. 1. First embodiment 1-1. Overall configuration of support arm device 1-2. Specific configuration of support arm device 1-3. Posture of arm part 1-4. Control device 1-5. Modification 1-6. Summary 2. Second embodiment 2-1. Configuration of support arm device 2-2. Posture of arm part 2-3. Summary 3. Third embodiment 3-1. Configuration of support arm device 3-2. Arm position 3-3. Summary 4. Fourth embodiment 4-1. Configuration of support arm device 4-2. Posture of arm 4-3. Summary
<<1.第1の実施の形態>>
 <1-1.支持アーム装置の全体構成>
 図1を参照して、本開示の第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1の全体構成を説明する。図1は、本実施形態にかかる支持アーム装置1の一構成例を示す斜視図である。
<< 1. First embodiment >>
<1-1. Overall Configuration of Support Arm Device>
With reference to FIG. 1, the whole structure of the support arm apparatus 1 concerning 1st Embodiment of this indication is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a support arm device 1 according to the present embodiment.
 なお、本明細書において、第1の駆動軸31a又は第3の駆動軸31bの軸線の方向を左右方向といい、第2の駆動軸31cの軸線の方向を前後方向といい、第1の駆動軸31a又は第3の駆動軸31b、及び、第2の駆動軸31cに対して直交する方向を上下方向ともいう。 In this specification, the direction of the axis of the first drive shaft 31a or the third drive shaft 31b is referred to as the left-right direction, and the direction of the axis of the second drive shaft 31c is referred to as the front-rear direction. A direction orthogonal to the shaft 31a or the third drive shaft 31b and the second drive shaft 31c is also referred to as a vertical direction.
 本実施形態にかかる支持アーム装置1は、医療用器具としての内視鏡210が支持部50に支持された医療用支持アーム装置の例である。本実施形態にかかる支持アーム装置1は、いわゆるマスター/スレイブ方式の手術システムにおけるスレイブ側の装置を構成し得る。したがって、支持アーム装置1及び内視鏡210は、術者によって遠隔操作可能に構成されてもよい。 The support arm device 1 according to the present embodiment is an example of a medical support arm device in which an endoscope 210 as a medical instrument is supported by a support unit 50. The support arm device 1 according to the present embodiment can constitute a slave-side device in a so-called master / slave type surgical system. Therefore, the support arm device 1 and the endoscope 210 may be configured to be remotely operated by an operator.
 支持アーム装置1は、少なくとも1つの平行リンクを含むアーム部10を備える。当該アーム部10を、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bにより動作させることで、所定のRCMを中心とするピボット運動(以下、RCMを中心とするピボット運動を、単に「ピボット運動」ともいう。)、及び、RCMを通る直線に沿った直進運動が実現される。支持アーム装置1の具体的な構成は後述する。 The support arm device 1 includes an arm unit 10 including at least one parallel link. The arm unit 10 is operated by the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b, so that a pivot motion centered on a predetermined RCM (hereinafter, a pivot motion centered on the RCM, Simply referred to as “pivot motion”) and linear motion along a straight line passing through the RCM. A specific configuration of the support arm device 1 will be described later.
 内視鏡210は、支持アーム装置1の支持部50に支持されている。かかる内視鏡210は、長尺の挿入部212を有する硬性鏡であり、例えば挿入部212の先端部が開腹手術時に体内に挿入される。内視鏡210の挿入部212は、支持アーム装置1の制御によってピボット運動を行う。すなわち、アーム部10を様々に動作させたとしても、内視鏡210の挿入部212は、当該挿入部212が、あるいは、挿入部212の軸線が、必ずRCMを通過するように、前後左右方向への回転運動を行う。また、内視鏡210の挿入部212は、支持アーム装置1の制御により、ピボット運動と併せて、RCMを通る直線に沿った直進運動を行う。RCMは、旋回中心を表す仮想のものであり、支持アーム装置1が医療用に用いられる場合、RCMは、例えば患者の体表面を切開等して形成された挿入口に相当する。内視鏡210の挿入部212は、RCMを不動点としてピボット運動及び直進運動を行い、撮像位置あるいは撮像角度等が変更される。 The endoscope 210 is supported by the support portion 50 of the support arm device 1. The endoscope 210 is a rigid endoscope having a long insertion portion 212. For example, the distal end portion of the insertion portion 212 is inserted into the body during a laparotomy. The insertion portion 212 of the endoscope 210 performs a pivoting motion under the control of the support arm device 1. In other words, even if the arm unit 10 is operated in various ways, the insertion unit 212 of the endoscope 210 has the insertion unit 212 or the axis of the insertion unit 212 always passes through the RCM in the front-rear and left-right directions. Make a rotational movement to. Further, the insertion portion 212 of the endoscope 210 performs a rectilinear movement along a straight line passing through the RCM together with the pivot movement under the control of the support arm device 1. The RCM is a virtual one representing the turning center, and when the support arm device 1 is used for medical purposes, the RCM corresponds to an insertion port formed by, for example, incising the body surface of the patient. The insertion unit 212 of the endoscope 210 performs a pivot motion and a straight motion with the RCM as a fixed point, and an imaging position or an imaging angle is changed.
 支持アーム装置1に支持される医療用器具は、内視鏡210に限られず、例えば、患者の生体組織又は医療デバイスを把持するエンドエフェクタ等の術具であってもよい。かかる術具は、支持アーム装置1の支持部50によって支持される部分に接続された長尺の挿入部を有し、当該挿入部の先端に把持部を備えるものであってよい。かかる術具においても、挿入部は、支持アーム装置1を制御することによってピボット運動及び直進運動を行う。これにより、手術を行う際に、エンドエフェクタが患者の生体組織に対して所望の位置及び姿勢を取り得るように、支持アーム装置1の姿勢が制御される。 The medical instrument supported by the support arm device 1 is not limited to the endoscope 210, and may be a surgical instrument such as an end effector that grips a patient's biological tissue or a medical device. Such a surgical instrument may have a long insertion portion connected to a portion supported by the support portion 50 of the support arm device 1, and may include a gripping portion at the distal end of the insertion portion. Even in such a surgical instrument, the insertion portion controls the support arm device 1 to perform a pivoting motion and a rectilinear motion. Thereby, when performing an operation, the posture of the support arm device 1 is controlled so that the end effector can take a desired position and posture with respect to the biological tissue of the patient.
 支持アーム装置1は、カバー201を備えてもよい。カバー201は、支持アーム装置1を内部に収容する筐体である。支持アーム装置1が医療用に用いられる場合、装置は清潔に保たれる必要性が高い。このため、カバー201を備えることにより、内部の機械構造の露出を妨げることができる。また、カバー201を備えることにより、術者等が誤ってアーム部10に触れて怪我等をすることを防ぐこともできる。 The support arm device 1 may include a cover 201. The cover 201 is a housing that houses the support arm device 1 therein. When the support arm device 1 is used for medical purposes, the device needs to be kept clean. For this reason, by providing the cover 201, exposure of the internal mechanical structure can be prevented. Further, by providing the cover 201, it is possible to prevent an operator or the like from touching the arm portion 10 accidentally and causing injury.
 カバー201は開口部203を有し、当該開口部203から、支持アーム装置1の一部が外部に導出されている。図1に示した支持アーム装置1の例では、アーム部10の一部を構成する第1のリンク11a及び第2のリンク11bが外部に導出され、当該第1のリンク11a及び第2のリンク11bの先端に支持部50が設けられている。例えば、支持アーム装置1が手術台の脇に設置されて使用されることを想定した場合、第1のリンク11a及び第2のリンク11bは、カバー201の開口部203から500mm導出されていてもよい。カバー201の開口部203は、内視鏡210をピボット運動及び直進運動させる際に、第1のリンク11a及び第2のリンク11bが移動し得る範囲を制限しないように形成される。なお、カバー201の外形は特に限定されない。また、本実施形態にかかる支持アーム装置1において、カバー201は省略されていてもよい。 The cover 201 has an opening 203, and a part of the support arm device 1 is led out from the opening 203. In the example of the support arm device 1 illustrated in FIG. 1, the first link 11 a and the second link 11 b that constitute a part of the arm unit 10 are led out to the outside, and the first link 11 a and the second link are connected to the outside. A support portion 50 is provided at the tip of 11b. For example, when it is assumed that the support arm device 1 is installed and used on the side of the operating table, the first link 11a and the second link 11b may be led out from the opening 203 of the cover 201 by 500 mm. Good. The opening 203 of the cover 201 is formed so as not to limit the range in which the first link 11a and the second link 11b can move when the endoscope 210 is pivoted and moved straight. Note that the outer shape of the cover 201 is not particularly limited. In the support arm device 1 according to the present embodiment, the cover 201 may be omitted.
 <1-2.支持アーム装置の具体的構成>
 次に、図2及び図3を参照して、本実施形態にかかる支持アーム装置1の構成について具体的に説明する。図2は、図1に示した支持アーム装置1のカバー201を省略して示したものである。図3は、支持アーム装置1の固定部25の近傍を示す斜視図である。図2において、内視鏡210の代わりに、長尺の棒状の術具(治具)5が、支持部50に支持されている。術具5は、内視鏡210の挿入部212、あるいは、その他の術具の挿入部に相当する。
<1-2. Specific Configuration of Support Arm Device>
Next, with reference to FIG.2 and FIG.3, the structure of the support arm apparatus 1 concerning this embodiment is demonstrated concretely. FIG. 2 shows the support arm device 1 shown in FIG. 1 with the cover 201 omitted. FIG. 3 is a perspective view showing the vicinity of the fixing portion 25 of the support arm device 1. In FIG. 2, a long rod-like surgical instrument (jig) 5 is supported by a support portion 50 instead of the endoscope 210. The surgical instrument 5 corresponds to the insertion part 212 of the endoscope 210 or the insertion part of other surgical instruments.
 支持アーム装置1は、ベース部21と、第1のモータ30aと、第2のモータ30cと、第3のモータ30bと、支持部50を有するアーム部10とを備える。第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bは、例えばボルトやリベット等を用いて、ベース部21に取り付けられている。 The support arm device 1 includes a base portion 21, a first motor 30a, a second motor 30c, a third motor 30b, and an arm portion 10 having a support portion 50. The first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b are attached to the base portion 21 using, for example, bolts, rivets, or the like.
 (1-2-1.ベース部)
 ベース部21は、固定部25と、固定部25を支持して安定させる脚部23とを備える。脚部23は、骨材を連結したU字状となっているが、脚部23の形態は特に限定されない。脚部23の代わりに、平板あるいは立体形状の台座としてもよい。固定部25は、直交する第1の板面部25a及び第2の板面部25bからなる。第1の板面部25a及び第2の板面部25bは、それぞれU字状の脚部23のうちの直交する2辺に固定される。なお、固定部25の形態についても、特に限定されない。ベース部21は、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bの駆動時に位置や姿勢が変化することのない不動部分であり、アーム部10を動作させる間、基本的には不動のままで維持される。なお、ベース部21は、例えば床面上を移動可能にするキャスタを備えてもよい。
(1-2-1. Base part)
The base portion 21 includes a fixing portion 25 and leg portions 23 that support and stabilize the fixing portion 25. The leg portion 23 has a U shape in which aggregates are connected, but the form of the leg portion 23 is not particularly limited. Instead of the leg portion 23, a flat plate or a solid pedestal may be used. The fixing portion 25 includes a first plate surface portion 25a and a second plate surface portion 25b that are orthogonal to each other. The first plate surface portion 25a and the second plate surface portion 25b are fixed to two orthogonal sides of the U-shaped leg portion 23, respectively. The form of the fixing portion 25 is not particularly limited. The base portion 21 is a non-moving portion that does not change its position or posture when the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b are driven. Will remain stationary. The base portion 21 may include a caster that can move on the floor surface, for example.
 (1-2-2.駆動部)
 第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bは、それぞれ第1の駆動部、第2の駆動部及び第3の駆動部の一例である。第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bは、例えば電動式のサーボモータとすることができ、それぞれ図示しない電気配線が接続され、制御装置による通電制御によって駆動される。第1のモータ30aは、第1の駆動軸31aを軸回転させる。第2のモータ30cは、第2の駆動軸31cを軸回転させる。第3のモータ30bは、第3の駆動軸31bを軸回転させる。本実施形態にかかる支持アーム装置1では、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bの出力軸が、それぞれ第1の駆動軸31a、第2の駆動軸31c及び第3の駆動軸31bとなっているが、モータの出力軸と駆動軸とは、互いに異なる軸部材とされ、ギア等を介して接続されてもよい。
(1-2-2. Drive unit)
The first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b are examples of the first drive unit, the second drive unit, and the third drive unit, respectively. The first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b can be, for example, electric servo motors, and are each connected to electric wiring (not shown) and driven by energization control by a control device. The first motor 30a rotates the first drive shaft 31a. The second motor 30c rotates the second drive shaft 31c. The third motor 30b rotates the third drive shaft 31b. In the support arm device 1 according to the present embodiment, the output shafts of the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b are respectively the first drive shaft 31a, the second drive shaft 31c, and the third motor 30b. However, the output shaft and the drive shaft of the motor may be different shaft members and may be connected via a gear or the like.
 第1の駆動軸31aは、軸受部27aにより回転自在に支持される。第2の駆動軸31cは、軸受部27cにより回転自在に支持される。第3の駆動軸31bは、軸受部27bにより回転自在に支持される。第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bは、等間隔平行に配置されている。第1の駆動軸31aと第3の駆動軸31bとは、互いに平行な面上に配置されていればよいが、第1の駆動軸31aと第3の駆動軸31bとが等間隔平行状態であれば、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bの制御による、RCMを中心とするピボット運動が容易になる。また、第1の駆動軸31aと第3の駆動軸31bとが等間隔平行状態であれば、モータトルクの伝達効率の低下を防ぐことができる。さらには、第1の駆動軸31aと第3の駆動軸31bとが等間隔平行状態であれば、設計が容易になり、生産効率も向上する。 The first drive shaft 31a is rotatably supported by the bearing portion 27a. The second drive shaft 31c is rotatably supported by the bearing portion 27c. The third drive shaft 31b is rotatably supported by the bearing portion 27b. The first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are arranged in parallel at equal intervals. The first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b may be arranged on surfaces parallel to each other, but the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are in an equidistant parallel state. If it exists, the pivot movement centering on the RCM by the control of the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b becomes easy. Further, if the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are in an equidistant parallel state, a reduction in motor torque transmission efficiency can be prevented. Furthermore, if the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are in an equidistant parallel state, the design is facilitated and the production efficiency is improved.
 また、第2の駆動軸31cの軸線は、第1の駆動軸31aの軸線及び第3の駆動軸31bの軸線とそれぞれ直交する。本実施形態にかかる支持アーム装置1では、ベース部21が設置される設置面に平行な面上に、第1の駆動軸31aの軸線、第2の駆動軸31c及び第3の駆動軸31bの軸線の軸線が配置されている。第2の駆動軸31cの軸線上には、さらに術具5のピボット運動の中心となるRCMが配置される。なお、第1の駆動部、第2の駆動部及び第3の駆動部は、それぞれ第1の駆動軸31a、第2の駆動軸31c及び第3の駆動軸31bを軸回転させることができるものであれば、モータに限定されない。 Also, the axis of the second drive shaft 31c is orthogonal to the axis of the first drive shaft 31a and the axis of the third drive shaft 31b. In the support arm device 1 according to the present embodiment, the axis of the first drive shaft 31a, the second drive shaft 31c, and the third drive shaft 31b are arranged on a plane parallel to the installation surface on which the base portion 21 is installed. The axis line of the axis line is arranged. On the axis of the second drive shaft 31c, an RCM serving as the center of the pivot movement of the surgical instrument 5 is further arranged. The first drive unit, the second drive unit, and the third drive unit can rotate the first drive shaft 31a, the second drive shaft 31c, and the third drive shaft 31b, respectively. If it is, it is not limited to a motor.
 (1-2-3.アーム部)
 アーム部10は、複数のリンクによって構成される少なくとも1つの平行リンクを含む。ここで、「平行リンク」とは、複数のリンクによって形成される平行四辺形構造あるいはひし形構造を指す。アーム部10は、複数の関節部60a~60nと、関節部60a~60nによって互いに回動可能に連結される第1のリンク11a、第2のリンク11b、第3のリンク13、第4のリンク15a、第5のリンク15b、第6のリンク15c、第7のリンク17a、第8のリンク17b、第9のリンク17c、第10のリンク19とを含む。また、アーム部10は、先端に、術具5を支持するための支持部50を有する。
(1-2-3. Arm part)
The arm unit 10 includes at least one parallel link configured by a plurality of links. Here, the “parallel link” refers to a parallelogram structure or a rhombus structure formed by a plurality of links. The arm portion 10 includes a plurality of joint portions 60a to 60n and a first link 11a, a second link 11b, a third link 13, and a fourth link that are rotatably connected to each other by the joint portions 60a to 60n. 15 a, fifth link 15 b, sixth link 15 c, seventh link 17 a, eighth link 17 b, ninth link 17 c, and tenth link 19. Moreover, the arm part 10 has the support part 50 for supporting the surgical instrument 5 in the front-end | tip.
 アーム部10を構成する複数のリンクは、例えばアルミニウムやステンレス、樹脂材料等、種々の材料を用いて形成することができる。軽さを重視して構成材料を選択してもよいし、生産コストを重視して構成材料を選択してもよい。 The plurality of links constituting the arm unit 10 can be formed using various materials such as aluminum, stainless steel, and resin material. The constituent material may be selected with emphasis on lightness, or the constituent material may be selected with emphasis on production cost.
 支持部50の構成は、内視鏡やエンドエフェクタ等の術具5を支持可能であれば、特に限定されない。例えば、ボルトやリベット等を利用して術具5が固定可能になっていてもよいし、術具5のうち支持部50に支持される部分を支持部50に対応する特定の形状にして、術具5が装着又は脱離可能になっていてもよい。また、支持部50は、長尺の術具5を軸回転させる回転機構を備えていてもよい。例えば、術具5を支持する部分がモータ等により回転可能になっていてもよい。支持部50が回転機構を備えることにより、例えば術具5として3D内視鏡等を支持させて使用することもできる。 The configuration of the support unit 50 is not particularly limited as long as it can support the surgical instrument 5 such as an endoscope or an end effector. For example, the surgical instrument 5 may be able to be fixed using bolts, rivets or the like, or a part of the surgical instrument 5 that is supported by the support part 50 is made into a specific shape corresponding to the support part 50, The surgical instrument 5 may be attachable or detachable. Further, the support unit 50 may include a rotation mechanism that rotates the long surgical tool 5. For example, the portion that supports the surgical instrument 5 may be rotatable by a motor or the like. By providing the support unit 50 with a rotation mechanism, for example, a 3D endoscope or the like can be used as the surgical instrument 5 while being supported.
 図4~図6は、アーム部10に形成された平行四辺形構造及びひし形構造を示す説明図である。図4に示すように、第1のリンク11a、第2のリンク11b、第3のリンク13及び支持部50により平行リンクが形成される。また、図5に示すように、第4のリンク15a、第5のリンク15b、第10のリンク19及び第1のリンク11aにより平行リンクが形成される。第5のリンク15bと第2のリンク11bとは交差しているが、連結されていない。また、第7のリンク17a、第8のリンク17b及び第10のリンク19により平行リンクが形成される。さらに、図6に示すように、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a及び第9のリンク17cにより平行リンクが形成される。第6のリンク15cと第8のリンク17bとは交差しているが、連結されていない。同様に、第9のリンク17cと第5のリンク15bとは交差しているが、連結されていない。一方、第3のリンク13は、ガイド構造35を介して第9のリンク17cに連結されている。 4 to 6 are explanatory views showing the parallelogram structure and the rhombus structure formed in the arm portion 10. FIG. As shown in FIG. 4, a parallel link is formed by the first link 11 a, the second link 11 b, the third link 13, and the support unit 50. As shown in FIG. 5, a parallel link is formed by the fourth link 15a, the fifth link 15b, the tenth link 19, and the first link 11a. The fifth link 15b and the second link 11b intersect but are not connected. The seventh link 17a, the eighth link 17b, and the tenth link 19 form a parallel link. Furthermore, as shown in FIG. 6, a parallel link is formed by the fourth link 15a, the sixth link 15c, the seventh link 17a, and the ninth link 17c. The sixth link 15c and the eighth link 17b intersect but are not connected. Similarly, the ninth link 17c and the fifth link 15b intersect but are not connected. On the other hand, the third link 13 is connected to the ninth link 17 c via the guide structure 35.
 なお、これらの複数のリンクのうち、第8のリンク17bが第1の駆動リンクに相当し、第7のリンク17aが第2の駆動リンクに相当し、第6のリンク15cが第3の駆動リンクに相当する。 Of these links, the eighth link 17b corresponds to the first drive link, the seventh link 17a corresponds to the second drive link, and the sixth link 15c corresponds to the third drive. Corresponds to a link.
 これらの複数のリンクは、アーム部10の姿勢にかかわらず、共通のリンク構成平面内に存在する。すなわち、複数のリンクにより形成される複数の平行リンクは、アーム部10の姿勢にかかわらず、共通のリンク構成平面内に存在する。したがって、支持アーム装置1は、左右方向の幅を小さくすることができる。ここで、「リンク構成平面」とは、所定の厚さを有する平面として概念される面であって、アーム部10の前後方向及び上下方向への動作時には当該面が変わることがない一方、アーム部10の左右方向への動作時には当該面の傾きが変わり得る。本実施形態にかかる支持アーム装置1においては、リンク構成平面は、リンク3本分の厚さを有している。 These multiple links exist in a common link configuration plane regardless of the posture of the arm unit 10. That is, a plurality of parallel links formed by a plurality of links exist in a common link configuration plane regardless of the posture of the arm unit 10. Therefore, the support arm device 1 can reduce the width in the left-right direction. Here, the “link configuration plane” is a plane conceptually defined as a plane having a predetermined thickness, and the plane does not change when the arm unit 10 operates in the front-rear direction and the up-down direction. When the unit 10 is operated in the left-right direction, the inclination of the surface can change. In the support arm device 1 according to the present embodiment, the link configuration plane has a thickness corresponding to three links.
 図7は、ガイド構造35を示す説明図である。ガイド構造35は、ガイドピン43及びリニアブッシュ42を備える。第3のリンク13は、第3のリンク13の延在方向に沿って延びるガイドピン43を有する。ガイドピン43は、第2のリンク11bと第3のリンク13との関節部60dの位置で、第3のリンク13に設けられた軸受部13aにより軸回転可能に支持されている。また、ガイドピン43は、第9のリンク17cに対して回動可能に固定されたリニアブッシュ42内に挿嵌され、リニアブッシュ42内を進退動可能になっている。ガイドピン43は、アーム部10の姿勢にかかわらず、第3の駆動軸31bの軸線に向けられる。すなわち、第3のリンク13は、常に第3の駆動軸31bの軸線の方向に向けられる。支持部50及び術具5は、第3のリンク13に平行であることから、術具5、あるいは、術具5の軸線は、アーム部10の姿勢にかかわらず、常にRCMを通ることになる。 FIG. 7 is an explanatory view showing the guide structure 35. The guide structure 35 includes a guide pin 43 and a linear bush 42. The third link 13 includes a guide pin 43 that extends along the extending direction of the third link 13. The guide pin 43 is supported at the position of the joint portion 60d between the second link 11b and the third link 13 by a bearing portion 13a provided on the third link 13 so that the shaft can rotate. Further, the guide pin 43 is inserted into a linear bush 42 that is rotatably fixed to the ninth link 17c, so that the guide pin 43 can move forward and backward in the linear bush 42. The guide pin 43 is directed to the axis of the third drive shaft 31b regardless of the posture of the arm unit 10. That is, the third link 13 is always directed in the direction of the axis of the third drive shaft 31b. Since the support unit 50 and the surgical instrument 5 are parallel to the third link 13, the surgical instrument 5 or the axis of the surgical instrument 5 always passes through the RCM regardless of the posture of the arm unit 10. .
 図2及び図3に戻り、第8のリンク(第1の駆動リンク)17bは、第1の直交関節部40aを介して第1の駆動軸31aに連結されている。第1の直交関節部40aは、2つのL字状の部材41a,43aと、2つの関節部60l,60mとを含んで構成される。一方のL字状の部材41aの一片は、第1の駆動軸31aに連結されて、第1の駆動軸31aの軸線に直交する方向に沿って延在する。また、L字状の部材41aの他の片は、第1の駆動軸31aの軸線の方向に沿って延在し、関節部60mによって他方のL字状の部材43aに回動自在に連結される。一方のL字状の部材41aに連結された他方のL字状の部材43aの一片は、第1の駆動軸31aの軸線の方向に沿う面上に延在する。また、L字状の部材43aの他の片は、第1の駆動軸31aの軸線に直交する方向に沿って延在し、関節部60lによって第8のリンク17bに回動自在に連結される。 2 and 3, the eighth link (first drive link) 17b is connected to the first drive shaft 31a via the first orthogonal joint portion 40a. The first orthogonal joint portion 40a includes two L-shaped members 41a and 43a and two joint portions 60l and 60m. One piece of the L-shaped member 41a is connected to the first drive shaft 31a and extends along a direction orthogonal to the axis of the first drive shaft 31a. The other piece of the L-shaped member 41a extends along the direction of the axis of the first drive shaft 31a, and is rotatably connected to the other L-shaped member 43a by the joint portion 60m. The One piece of the other L-shaped member 43a connected to one L-shaped member 41a extends on a surface along the direction of the axis of the first drive shaft 31a. The other piece of the L-shaped member 43a extends along a direction orthogonal to the axis of the first drive shaft 31a, and is rotatably connected to the eighth link 17b by the joint portion 60l. .
 第1の駆動軸31aの回転に伴う第1の直交関節部40aのL字状の部材41aの回動範囲は、ストッパ28a,28bにより規制される。すなわち、L字状の部材41aは、ストッパ28aに当接する位置から、ストッパ28bに当接する位置までの間を回動する。 The rotation range of the L-shaped member 41a of the first orthogonal joint 40a accompanying the rotation of the first drive shaft 31a is restricted by the stoppers 28a and 28b. That is, the L-shaped member 41a rotates between a position where it abuts on the stopper 28a and a position where it abuts on the stopper 28b.
 図8には、第1の直交関節部40aにおける第1の駆動軸31aの回転軸Ax_m1と、2つのL字状の部材41a,43aを連結する関節部60mの回転軸Ax_j1と、L字状の部材43a及び第8のリンク17bの関節部60lの回転軸Ax_j2とが太線で示されている。第1の駆動軸31a及び2つの関節部60l,60mの回転軸を含む3つの軸Ax_m1,Ax_j1,Ax_j2は、それぞれ互いに直交し、1点で交差する。したがって、第1のモータ30aを駆動することにより、第1の駆動軸31aが軸回転し、アーム部10の姿勢にかかわらず、第8のリンク17bが、第1の駆動軸31aの軸線Ax_m1を中心に回動する。 In FIG. 8, the rotation axis Ax_m1 of the first drive shaft 31a in the first orthogonal joint portion 40a, the rotation axis Ax_j1 of the joint portion 60m connecting the two L-shaped members 41a and 43a, and the L-shape The rotation axis Ax_j2 of the joint portion 60l of the member 43a and the eighth link 17b is indicated by a bold line. The three axes Ax_m1, Ax_j1, and Ax_j2 including the first drive shaft 31a and the rotation axes of the two joint portions 60l and 60m are orthogonal to each other and intersect at one point. Therefore, by driving the first motor 30a, the first drive shaft 31a rotates and the eighth link 17b moves the axis Ax_m1 of the first drive shaft 31a regardless of the posture of the arm unit 10. Rotate to the center.
 なお、第1の直交関節部40aは、2つのL字状の部材41a,41bを連結して構成する以外に、図9に示すように、L字状の部材41aと四角柱状の部材44とを連結して構成してもよい。要するに、L字状あるいは四角柱状の部材は、直交する2つの面を有する部材であって、かかる2つの面を有する部材であれば、利用することができる。 The first orthogonal joint portion 40a is configured by connecting two L-shaped members 41a and 41b, and as shown in FIG. 9, an L-shaped member 41a and a quadrangular prism-shaped member 44, May be configured. In short, an L-shaped or quadrangular prism-shaped member is a member having two surfaces that are orthogonal to each other, and any member having such two surfaces can be used.
 図5は、2つの平行四辺形構造によって、術具5の前後方向への傾きがRCMを中心として変化する様子を示す説明図である。かかる図5に示すように、第7のリンク17aは、第8のリンク17bの回動に伴って、第8のリンク17bと平行な状態を保ちながら、関節部60nを中心に回動する。これにより、第7のリンク17a、第8のリンク17b及び第10のリンク19により形成される平行リンクは、前後方向に回動する。このとき、第10のリンク19は、第1の駆動軸31aの軸線と第3の駆動軸31bの軸線とを結ぶ線に平行な状態を保ちながら回動する。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which the inclination of the surgical instrument 5 in the front-rear direction is changed about the RCM by two parallelogram structures. As shown in FIG. 5, the seventh link 17a rotates around the joint portion 60n while maintaining a state parallel to the eighth link 17b as the eighth link 17b rotates. Thereby, the parallel link formed by the seventh link 17a, the eighth link 17b, and the tenth link 19 rotates in the front-rear direction. At this time, the tenth link 19 rotates while maintaining a state parallel to a line connecting the axis of the first drive shaft 31a and the axis of the third drive shaft 31b.
 また、第10のリンク19は、第1のリンク11a、第4のリンク15a及び第5のリンク15bとともに平行リンクを形成する要素であり、第10のリンク19の回動に伴って、第1のリンク11aが、第10のリンク19と平行な状態を保ちながら回動する。かかる第1のリンク11aは、支持部50、第2のリンク11b及び第3のリンク13とともに平行リンクを形成している。したがって、第1のリンク11aと第2のリンク11bとは、常に設置面に平行な状態を保ちながら回動する。このとき、ガイド構造35によって第3のリンク13が常に第3の駆動軸31bに向けられることから、術具5、あるいは、術具5の軸線は、常にRCMを通過する。 The tenth link 19 is an element that forms a parallel link together with the first link 11a, the fourth link 15a, and the fifth link 15b. The link 11 a rotates while maintaining a state parallel to the tenth link 19. The first link 11 a forms a parallel link together with the support portion 50, the second link 11 b, and the third link 13. Therefore, the 1st link 11a and the 2nd link 11b rotate, always maintaining a state parallel to an installation surface. At this time, since the third link 13 is always directed to the third drive shaft 31b by the guide structure 35, the surgical instrument 5 or the axis of the surgical instrument 5 always passes through the RCM.
 このように、第1のモータ30a及び第3のモータ30bを駆動して、第1のリンク11a及び第2のリンク11bを回動させることにより、術具5はRCMを中心に前後方向へ回動可能になっている。なお、術具5が前後方向にのみ回動する際には、アーム部10の複数の平行リンクは、特定のリンク構成平面内に存在したままで、リンク構成平面に沿って変形する。 Thus, the surgical instrument 5 rotates in the front-rear direction around the RCM by driving the first motor 30a and the third motor 30b and rotating the first link 11a and the second link 11b. It is possible to move. When the surgical instrument 5 rotates only in the front-rear direction, the plurality of parallel links of the arm unit 10 are deformed along the link configuration plane while remaining in the specific link configuration plane.
 図2及び図3に戻り、第6のリンク(第3の駆動リンク)15cは、第3の直交関節部40bを介して第3の駆動軸31bに連結されている。第3の直交関節部40bは、2つのL字状の部材41b,43bと、2つの関節部60j,60kとを含んで構成される。一方のL字状の部材41bの一片は、第3の駆動軸31bに連結されて、第3の駆動軸31bの軸線に直交する方向に沿って延在する。また、L字状の部材41bの他の片は、第3の駆動軸31bの軸線の方向に沿って延在し、関節部60kによって他方のL字状の部材43bに回動自在に連結される。 2 and 3, the sixth link (third drive link) 15c is connected to the third drive shaft 31b via the third orthogonal joint portion 40b. The third orthogonal joint portion 40b includes two L-shaped members 41b and 43b and two joint portions 60j and 60k. One piece of the L-shaped member 41b is connected to the third drive shaft 31b and extends along a direction orthogonal to the axis of the third drive shaft 31b. The other piece of the L-shaped member 41b extends along the direction of the axis of the third drive shaft 31b, and is rotatably connected to the other L-shaped member 43b by the joint portion 60k. The
 一方のL字状の部材41bに連結された他方のL字状の部材43bの一片は、第3の駆動軸31bの軸線の方向に沿う面上に延在する。また、L字状の部材43bの他の片は、第3の駆動軸31bの軸線に直交する方向に沿って延在し、関節部60jによって第6のリンク15cに回動自在に連結される。第3の駆動軸31b及び2つの関節部60j,60kの回転軸からなる3つの軸は、それぞれ互いに直交し、1点で交差する。したがって、第1の直交関節部40aと同様に、第3のモータ30bを駆動することにより、第3の駆動軸31bが軸回転し、アーム部10の姿勢にかかわらず、第6のリンク15cが、第3の駆動軸31bの軸線を中心に回動する。 One piece of the other L-shaped member 43b connected to one L-shaped member 41b extends on a surface along the direction of the axis of the third drive shaft 31b. The other piece of the L-shaped member 43b extends along a direction orthogonal to the axis of the third drive shaft 31b, and is rotatably connected to the sixth link 15c by the joint portion 60j. . Three axes composed of the third drive shaft 31b and the rotation axes of the two joint portions 60j and 60k are orthogonal to each other and intersect at one point. Therefore, similarly to the first orthogonal joint portion 40a, by driving the third motor 30b, the third drive shaft 31b rotates and the sixth link 15c is moved regardless of the posture of the arm portion 10. The third drive shaft 31b rotates around the axis.
 第3のモータ30bを駆動し、第3の駆動軸31bを第1の駆動軸31aと同一の方向及び同一の回転速度で軸回転させると、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a及び第9のリンク17cにより形成される平行リンクは、その形状を維持したまま、第3の駆動軸31bの軸線を中心に回動する。一方、第3の駆動軸31bを、第1の駆動軸31aと異なる回転速度で、あるいは、逆方向に軸回転させると、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a及び第9のリンク17cにより形成される平行リンクの形状が変化する。 When the third motor 30b is driven and the third drive shaft 31b is rotated in the same direction and at the same rotational speed as the first drive shaft 31a, the fourth link 15a, the sixth link 15c, The parallel links formed by the seventh link 17a and the ninth link 17c rotate around the axis of the third drive shaft 31b while maintaining the shape thereof. On the other hand, when the third drive shaft 31b is rotated at a rotational speed different from that of the first drive shaft 31a or in the opposite direction, the fourth link 15a, the sixth link 15c, the seventh link 17a, and The shape of the parallel link formed by the ninth link 17c changes.
 図6は、2つのひし形構造によって、術具5が、RCMを通過するように上下方向へ直進運動する様子を示す説明図である。かかる図6に示すように、リニアブッシュ42の回転軸P2を通過し第4のリンク15aに平行な仮想線と、第1のリンク11aと第4のリンク15aとを連結する関節部60cを通過し第9のリンク17cに平行な仮想線とを引くと、第3のリンク13及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造が形成される。第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a及び第9のリンク17cにより形成される平行リンクの形状が変化する際には、上述の2つのひし形構造が、当該対角線の方向に伸縮する。支持部50及び術具5は第3のリンク13に平行であるため、術具5は、アーム部10の姿勢にかかわらず、RCMを通る直線に沿って直進運動可能になっている。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which the surgical instrument 5 moves straight up and down so as to pass through the RCM by two rhombus structures. As shown in FIG. 6, the phantom line passing through the rotation axis P2 of the linear bush 42 and parallel to the fourth link 15a passes through the joint portion 60c that connects the first link 11a and the fourth link 15a. When a virtual line parallel to the ninth link 17c is drawn, two rhombus structures having the third link 13 and its extension line as diagonal lines are formed. When the shape of the parallel link formed by the fourth link 15a, the sixth link 15c, the seventh link 17a, and the ninth link 17c changes, the two rhombus structures described above are in the direction of the diagonal line. Extends and contracts. Since the support unit 50 and the surgical instrument 5 are parallel to the third link 13, the surgical instrument 5 can move straight along a straight line passing through the RCM regardless of the posture of the arm unit 10.
 このとき、2つのひし形構造が、上記の対角線の方向に縮んだ場合、ガイドピン43を保持する第3のリンク13がリニアブッシュ42の上面に当接する。これにより、ひし形構造の最大の縮み幅が規制され、術具5の下方への最大移動量が規制される。また、ひし形構造の最大の伸び幅は、第8のリンク17b及び第6のリンク15cの回動範囲により設定され得る。したがって、ガイドピン43の長さや、第3のリンク13とリニアブッシュ42との当接位置は、術具5の直進運動の範囲に応じて決定される。 At this time, when the two rhombus structures contract in the diagonal direction, the third link 13 holding the guide pin 43 comes into contact with the upper surface of the linear bush 42. Thereby, the maximum shrinkage | contraction width | variety of a rhombus structure is controlled and the maximum moving amount | distance below the surgical instrument 5 is controlled. Further, the maximum extension width of the rhombus structure can be set by the rotation range of the eighth link 17b and the sixth link 15c. Therefore, the length of the guide pin 43 and the contact position between the third link 13 and the linear bush 42 are determined according to the range of the linear movement of the surgical instrument 5.
 このように、第1のモータ30a及び第3のモータ30bを駆動して、第3のリンク13及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造を、当該対角線の方向に沿って伸縮させることにより、術具5はRCMを通るように進退動可能になっている。なお、術具5が直進運動のみを行う際には、アーム部10の複数の平行リンクは、特定のリンク構成平面内に存在したままで、リンク構成平面に沿って変形する。 In this way, by driving the first motor 30a and the third motor 30b, the third link 13 and the two rhombus structures whose extension lines are diagonal lines are expanded and contracted along the direction of the diagonal lines. The surgical instrument 5 can be advanced and retracted so as to pass through the RCM. In addition, when the surgical instrument 5 performs only a rectilinear movement, the plurality of parallel links of the arm unit 10 are deformed along the link configuration plane while remaining in the specific link configuration plane.
 図2及び図3に戻り、第7のリンク(第2の駆動リンク)17aは、第2の直交関節部40cを介して第2の駆動軸31cに連結されている。第2の直交関節部40cは、L字状の部材45と、関節部60nとを含んで構成される。L字状の部材45の一片は、第2の駆動軸31cに連結されて、第2の駆動軸31cの軸線に直交する方向に沿って延在する。また、L字状の部材45の他の片は、第2の駆動軸31cの軸線の方向に沿って延在し、関節部60nによって第7のリンク17aに回動自在に連結される。なお、第7のリンク17aは、第3の駆動軸31bには連結されていない。 2 and 3, the seventh link (second drive link) 17a is connected to the second drive shaft 31c via the second orthogonal joint portion 40c. The 2nd orthogonal joint part 40c is comprised including the L-shaped member 45 and the joint part 60n. One piece of the L-shaped member 45 is connected to the second drive shaft 31c and extends along a direction orthogonal to the axis of the second drive shaft 31c. The other piece of the L-shaped member 45 extends along the direction of the axis of the second drive shaft 31c, and is rotatably connected to the seventh link 17a by the joint portion 60n. The seventh link 17a is not connected to the third drive shaft 31b.
 第2の駆動軸31cの回転に伴う第2の直交関節部40cのL字状の部材45の回動範囲は、ストッパ28c,28dにより規制される。すなわち、L字状の部材45は、ストッパ28cに当接する位置から、ストッパ28dに当接する位置までの間を回動する。 The rotation range of the L-shaped member 45 of the second orthogonal joint portion 40c accompanying the rotation of the second drive shaft 31c is restricted by the stoppers 28c and 28d. That is, the L-shaped member 45 rotates between a position where it abuts on the stopper 28c and a position where it abuts on the stopper 28d.
 図8には、第2の直交関節部40cにおける第2の駆動軸31cの回転軸Ax_m2と、L字状の部材45及び第7のリンク17aを連結する関節部60nの回転軸Ax_j3とが太線で示されている。第2の駆動軸31c及び関節部60nの回転軸からなる2つの軸Ax_m2,Ax_j3は、互いに直交し、1点で交差する。したがって、第2のモータ30cを駆動することにより、第2の駆動軸31cが軸回転し、アーム部10の姿勢にかかわらず、第7のリンク17aが、第2の駆動軸31cの軸線Ax_m2を中心に左右方向に回動する。 In FIG. 8, the rotation axis Ax_m2 of the second drive shaft 31c in the second orthogonal joint portion 40c and the rotation axis Ax_j3 of the joint portion 60n connecting the L-shaped member 45 and the seventh link 17a are bold lines. It is shown in The two axes Ax_m2 and Ax_j3, which are the rotation axes of the second drive shaft 31c and the joint portion 60n, are orthogonal to each other and intersect at one point. Therefore, by driving the second motor 30c, the second drive shaft 31c rotates and the seventh link 17a moves the axis Ax_m2 of the second drive shaft 31c regardless of the posture of the arm unit 10. It pivots left and right around the center.
 図2及び図3に戻り、第8のリンク17b及び第6のリンク15cは、それぞれ3つの回転軸が直交する第1の直交関節部40a及び第3の直交関節部40bを介して第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bに連結されている。したがって、第8のリンク17b及び第6のリンク15cは、左右方向にも回動自在になっており、第7のリンク17aの回動に伴って、アーム部10全体も左右方向に回動する。第1の直交関節部40a及び第3の直交関節部40bの3つの回転軸は、第2の駆動軸31cの軸線上で交差する。そのため、アーム部10の左右方向の傾きにかかわらず、術具5、あるいは、術具5の軸線は、常にRCMを通過する。 Returning to FIGS. 2 and 3, the eighth link 17b and the sixth link 15c are connected to each other through the first orthogonal joint portion 40a and the third orthogonal joint portion 40b in which the three rotation axes are orthogonal to each other. It is connected to the drive shaft 31a and the third drive shaft 31b. Therefore, the eighth link 17b and the sixth link 15c are rotatable in the left-right direction, and the entire arm portion 10 is also rotated in the left-right direction as the seventh link 17a is rotated. . The three rotation axes of the first orthogonal joint 40a and the third orthogonal joint 40b intersect on the axis of the second drive shaft 31c. For this reason, the surgical instrument 5 or the axis of the surgical instrument 5 always passes through the RCM regardless of the inclination of the arm portion 10 in the left-right direction.
 このように、第2のモータ30cの駆動により、アーム部10の全体が左右方向に傾き、術具5はRCMを中心に左右方向へ回動可能になっている。なお、術具5が左右方向に回動する際には、アーム部10の全体が左右方向に傾くことになり、アーム部10の複数の平行リンクが共通のリンク構成平面内に存在する状態は維持される。 Thus, by driving the second motor 30c, the entire arm portion 10 is tilted in the left-right direction, and the surgical instrument 5 can be rotated in the left-right direction around the RCM. In addition, when the surgical instrument 5 rotates in the left-right direction, the entire arm unit 10 is tilted in the left-right direction, and a state in which a plurality of parallel links of the arm unit 10 exist in a common link configuration plane is as follows. Maintained.
 ここで、第1の駆動軸31a及び第2の駆動軸31cに着目すると、第1の駆動軸31aと第2の駆動軸31cとの間は7自由度の閉リンク構造となっている。また、第1の駆動軸31a及び第2の駆動軸31cの直後には、それぞれ直交3自由度及び直交2自由度が構成されている。そのため、互いの回転が阻害しないようになっている。また、第3の駆動軸31b及び第2の駆動軸31cも同様の関係を有している。 Here, paying attention to the first drive shaft 31a and the second drive shaft 31c, the first drive shaft 31a and the second drive shaft 31c have a closed link structure with 7 degrees of freedom. Further, immediately after the first drive shaft 31a and the second drive shaft 31c, three orthogonal degrees of freedom and two orthogonal degrees of freedom are configured, respectively. Therefore, mutual rotation is not hindered. The third drive shaft 31b and the second drive shaft 31c have the same relationship.
 また、第1の駆動軸31a、第3の駆動軸31b及び第2の駆動軸31cには、それぞれ自重補償バネ51a,51b,51c,51dが巻付けられ、その一端がそれぞれ突設部29a,29b,29c,29dに係止される。これにより、第1の駆動軸31a、第3の駆動軸31b及び第2の駆動軸31cの軸回転に対して反力が与えられ、アーム部10の自立が補助される。したがって、アーム部10の自重で、アーム部10が特定の方向に傾くことが防止される。 The first drive shaft 31a, the third drive shaft 31b, and the second drive shaft 31c are wound with their own weight compensation springs 51a, 51b, 51c, 51d, respectively, and one end of each is provided with a protruding portion 29a, Locked to 29b, 29c, 29d. Thereby, a reaction force is given to the shaft rotation of the first drive shaft 31a, the third drive shaft 31b, and the second drive shaft 31c, and the self-supporting of the arm portion 10 is assisted. Therefore, it is possible to prevent the arm portion 10 from being inclined in a specific direction by the weight of the arm portion 10.
 <1-3.アーム部の姿勢>
 ここまで、本実施形態にかかる支持アーム装置1の構成について説明した。次に、支持アーム装置1のアーム部10が取り得る種々の姿勢について説明する。以下、主に第1のモータ30a及び第3のモータ30bにより制御される、アーム部10の前後方向の回転運動及び上下方向の直進運動と、主に第2のモータ30cにより制御される、アーム部10の左右方向の回転運動とに分けて説明する。
<1-3. Arm position>
So far, the configuration of the support arm device 1 according to the present embodiment has been described. Next, various postures that the arm portion 10 of the support arm device 1 can take will be described. Hereinafter, the arm that is controlled mainly by the first motor 30a and the third motor 30b, the rotational movement in the front-rear direction and the linear movement in the vertical direction of the arm unit 10, and the arm mainly controlled by the second motor 30c. The description will be divided into the horizontal movement of the unit 10.
 (1-3-1.前後方向及び上下方向の動作)
 図10~図16は、前後方向及び上下方向に移動するアーム部10の姿勢の例をそれぞれ示しており、図11~図16には、図10のアーム部10の姿勢(基本姿勢)との比較を容易にするために、図10のアーム部10の姿勢を表す仮想線が示されている。
(1-3-1. Operation in the front-rear direction and the up-down direction)
10 to 16 show examples of the posture of the arm unit 10 that moves in the front-rear direction and the vertical direction, respectively. FIGS. 11 to 16 show the posture (basic posture) of the arm unit 10 in FIG. In order to facilitate the comparison, an imaginary line representing the posture of the arm unit 10 in FIG. 10 is shown.
 図10においては、アーム部10は左右方向に傾いておらず、アーム部10及び術具5がほぼ垂直方向に支持され、かつ、術具5の先端部分がわずかにRCM内に進入した状態となっている。 In FIG. 10, the arm portion 10 is not inclined in the left-right direction, the arm portion 10 and the surgical instrument 5 are supported in a substantially vertical direction, and the distal end portion of the surgical instrument 5 slightly enters the RCM. It has become.
 図11は、図10の状態から、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bを逆方向に回転させた場合のアーム部10の姿勢を示している。この場合、第1の駆動軸31aが図示の反時計回りに回転し、第3の駆動軸31bが時計回りに回転し、かつ、第3の駆動軸31bの回転量(回転角)が第1の駆動軸31aの回転量(回転角)よりも大きい。これにより、第7のリンク17aと第6のリンク15cとの成す角度が小さくなり、第3のリンク13及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造が、当該対角線に沿って延びる。その結果、術具5は、RCMを中心として後方に傾きつつ上昇し、先端部分がRCMから抜け出している。 FIG. 11 shows the posture of the arm unit 10 when the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are rotated in the reverse direction from the state of FIG. In this case, the first drive shaft 31a rotates counterclockwise as shown, the third drive shaft 31b rotates clockwise, and the rotation amount (rotation angle) of the third drive shaft 31b is the first. This is larger than the rotation amount (rotation angle) of the drive shaft 31a. As a result, the angle formed by the seventh link 17a and the sixth link 15c is reduced, and the two rhombus structures whose diagonal lines are the third link 13 and its extension line extend along the diagonal line. As a result, the surgical instrument 5 rises while tilting backward with the RCM as the center, and the distal end portion has come out of the RCM.
 図12は、図10の状態から、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bを逆方向に回転させた場合のアーム部10の姿勢を示している。この場合、第1の駆動軸31aが図示の時計回りに回転し、第3の駆動軸31bが反時計回りに回転し、かつ、第3の駆動軸31bの回転量が第1の駆動軸31aの回転量よりも大きい。これにより、第7のリンク17aと第6のリンク15cとの成す角度が大きくなり、第3のリンク13及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造が、当該対角線に沿って縮む。その結果、術具5は、RCMを中心として前方に回動しつつ下降し、先端部分がRCMからより下方側に進入している。 FIG. 12 shows the posture of the arm unit 10 when the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are rotated in the reverse direction from the state of FIG. In this case, the first drive shaft 31a rotates clockwise as shown, the third drive shaft 31b rotates counterclockwise, and the rotation amount of the third drive shaft 31b is the first drive shaft 31a. Is greater than the amount of rotation. As a result, the angle formed by the seventh link 17a and the sixth link 15c is increased, and the two rhombus structures having the third link 13 and its extension line as diagonal lines are contracted along the diagonal line. As a result, the surgical instrument 5 descends while rotating forward about the RCM, and the distal end portion enters further downward from the RCM.
 図13は、図10の状態から、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bを同方向に回転させた場合のアーム部10の姿勢を示している。この場合、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bがともに図示の反時計回りに、略同じ回転量で回転している。これにより、第3のリンク13及びその延長性を対角線とする2つのひし形構造の形状が維持されたままアーム部10が回転する。その結果、術具5は、略そのままの高さを維持しつつ、RCMを中心として前方に回動する。 FIG. 13 shows the posture of the arm unit 10 when the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are rotated in the same direction from the state of FIG. In this case, both the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b rotate counterclockwise as shown in the figure with substantially the same amount of rotation. Thereby, the arm part 10 rotates, with the shape of the two rhombus structure which makes the 3rd link 13 and its extension property a diagonal line is maintained. As a result, the surgical instrument 5 rotates forward about the RCM while maintaining a substantially unchanged height.
 図14は、図10の状態から、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bを同方向に回転させた場合のアーム部10の姿勢を示している。図14は、図13の状態から、第3の駆動軸31bのみをさらに図示の反時計回りに回転した場合のアーム部10の姿勢に相当する。この場合、第7のリンク17aと第6のリンク15cとの成す角度が大きくなり、第3のリンク13及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造が、当該対角線に沿って縮む。その結果、術具5は、RCMを中心として前方に傾きつつ下降し、先端部分がRCMからより下方側に進入している。 FIG. 14 shows the posture of the arm unit 10 when the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are rotated in the same direction from the state of FIG. FIG. 14 corresponds to the posture of the arm unit 10 when only the third drive shaft 31b is further rotated counterclockwise from the state shown in FIG. In this case, the angle formed by the seventh link 17a and the sixth link 15c is increased, and the two rhombus structures having the third link 13 and its extension line as diagonal lines contract along the diagonal line. As a result, the surgical instrument 5 descends while tilting forward about the RCM, and the distal end portion enters further downward from the RCM.
 なお、図13及び図14は、第1の直交関節部40aを構成するL字状の部材41aが、ストッパ28bに当接した状態(図3を参照)を示している。すなわち、図13及び図14は、術具5が、最も前方側へ傾いた状態を示している。 13 and 14 show a state in which the L-shaped member 41a constituting the first orthogonal joint portion 40a is in contact with the stopper 28b (see FIG. 3). That is, FIG.13 and FIG.14 has shown the state in which the surgical instrument 5 inclined most forward side.
 図15は、図10の状態から、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bを同方向に回転させた場合のアーム部10の姿勢を示している。この場合、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bがともに図示の時計回りに回転し、かつ、第3の駆動軸31bの回転量が第1の駆動軸31aの回転量よりも大きい。これにより、第7のリンク17aと第6のリンク15cとの成す角度が小さくなり、第3のリンク13及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造が、当該対角線に沿って伸びる。その結果、術具5は、RCMを中心として後方に傾きつつ上昇し、先端部分がRCMから抜け出している。 FIG. 15 shows the posture of the arm unit 10 when the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are rotated in the same direction from the state of FIG. In this case, both the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b rotate clockwise in the figure, and the rotation amount of the third drive shaft 31b is larger than the rotation amount of the first drive shaft 31a. . Thereby, the angle formed by the seventh link 17a and the sixth link 15c is reduced, and the two rhombus structures having the third link 13 and its extension line as diagonal lines extend along the diagonal line. As a result, the surgical instrument 5 rises while tilting backward with the RCM as the center, and the distal end portion has come out of the RCM.
 図16は、図10の状態から、第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bを同方向に回転させた場合のアーム部10の姿勢を示している。図16は、図15の状態から、第1の駆動軸31aをさらに図示の時計回りに回転し、第3の駆動軸31bを図示の反時計回り方向に戻した場合のアーム部10の姿勢に相当する。この場合、第7のリンク17aと第6のリンク15cとの成す角度が、図15の状態に比べて大きくなり、第3のリンク13及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造が、当該対角線に沿って縮む。その結果、術具5は、RCMを中心として前方に回動しつつ下降し、先端部分がRCM内に進入している。 FIG. 16 shows the posture of the arm unit 10 when the first drive shaft 31a and the third drive shaft 31b are rotated in the same direction from the state of FIG. FIG. 16 shows the posture of the arm portion 10 when the first drive shaft 31a is further rotated clockwise as shown in FIG. 15 and the third drive shaft 31b is returned in the counterclockwise direction shown in FIG. Equivalent to. In this case, the angle formed by the seventh link 17a and the sixth link 15c is larger than that in the state of FIG. 15, and the two rhombus structures whose diagonals are the third link 13 and its extension line are Shrink along the diagonal. As a result, the surgical instrument 5 descends while rotating forward about the RCM, and the distal end portion enters the RCM.
 なお、図16は、第1の直交関節部40aを構成するL字状の部材41aが、ストッパ28aに当接した状態(図3を参照)を示している。すなわち、図16は、術具5が、最も後方側へ傾いた状態を示している。 Note that FIG. 16 shows a state where the L-shaped member 41a constituting the first orthogonal joint portion 40a is in contact with the stopper 28a (see FIG. 3). That is, FIG. 16 shows a state where the surgical instrument 5 is tilted most rearward.
 (1-3-2.左右方向の動作)
 図17~図19は、左右方向に移動するアーム部10の姿勢の例をそれぞれ示している。図17~図19においては、第1のモータ30a及び第3のモータ30bの駆動状態は一定のままで、第2のモータ30cの駆動による第2の駆動軸31cの軸回転によって、アーム部10の姿勢が変化している。
(1-3-2. Operation in the horizontal direction)
17 to 19 show examples of the posture of the arm unit 10 that moves in the left-right direction. 17 to 19, the driving state of the first motor 30a and the third motor 30b remains constant, and the arm unit 10 is rotated by the shaft rotation of the second driving shaft 31c by the driving of the second motor 30c. The posture has changed.
 図17は、左右方向の傾きがゼロの状態で保持されたアーム部10を示している。この状態では、アーム部10の支持部50に支持された術具5も左右方向の傾きがゼロの状態となっている。図18は、第2の駆動軸31cを図示の時計回りに回転させて、アーム部10を左方向(図示の右方向)に傾けた状態を示している。したがって、アーム部10の支持部50に支持された術具5も左方向に傾いた状態となっている。また、図19は、第2の駆動軸31cを図示の反時計回りに回転させて、アーム部10を右方向(図示の左方向)に傾けた状態を示している。したがって、アーム部10の支持部50に支持された術具5も右方向に傾いた状態となっている。 FIG. 17 shows the arm unit 10 held in a state where the horizontal inclination is zero. In this state, the surgical instrument 5 supported by the support part 50 of the arm part 10 is also in a state in which the horizontal inclination is zero. FIG. 18 shows a state in which the second drive shaft 31c is rotated in the clockwise direction in the drawing, and the arm portion 10 is tilted leftward (rightward in the drawing). Therefore, the surgical instrument 5 supported by the support portion 50 of the arm portion 10 is also tilted leftward. FIG. 19 shows a state in which the second drive shaft 31c is rotated counterclockwise in the drawing, and the arm portion 10 is tilted rightward (leftward in the drawing). Therefore, the surgical instrument 5 supported by the support portion 50 of the arm portion 10 is also tilted to the right.
 第2の駆動軸31cを左右いずれの方向に回転させた場合であっても、第2の駆動軸31cに固定されたL字状の部材45に回動自在に連結された第7のリンク17aが傾けられ、これに伴ってアーム部10全体が左右に傾けられる。このとき、アーム部10と第1の駆動軸31a及び第3の駆動軸31bとを連結する第1の直交関節部40a及び第3の直交関節部40bは、3自由度を構成し、アーム部10と第2の駆動軸31cとを連結する第2の直交関節部40cは、2自由度を構成している。したがって、複数のリンクが干渉し合うことなく、アーム部10の左右方向への回動が可能になる。また、RCMは、第2の駆動軸31cの軸線上に位置することから、アーム部10を左右方向に回動させた場合であっても、RCMの位置がずれることがない。 Even when the second drive shaft 31c is rotated in either the left or right direction, the seventh link 17a is rotatably connected to an L-shaped member 45 fixed to the second drive shaft 31c. As a result, the entire arm unit 10 is tilted to the left and right. At this time, the 1st orthogonal joint part 40a and the 3rd orthogonal joint part 40b which connect the arm part 10, the 1st drive shaft 31a, and the 3rd drive shaft 31b comprise 3 degrees of freedom, and arm part The second orthogonal joint portion 40c that connects 10 and the second drive shaft 31c constitutes two degrees of freedom. Therefore, it is possible to turn the arm portion 10 in the left-right direction without interfering with a plurality of links. Further, since the RCM is located on the axis line of the second drive shaft 31c, the position of the RCM does not shift even when the arm unit 10 is rotated in the left-right direction.
 かかる第2のモータ30cによるアーム部10の左右方向への回動は、第1のモータ30a及び第3のモータ30bによってアーム部10が前後方向に回動し、かつ、上下方向に進退動している場合であっても、互いの回転を阻害することなく実現される。したがって、本実施形態にかかる支持アーム装置1は、術具5の延在方向に沿う1自由度の直進運動と、当該術具5を前後左右に傾ける回転運動とが可能な、3自由度のパラレルメカニズムを実現することができる。したがって、術具5を、様々な角度から患者に対して挿入することが可能になり、術具5を操作する際の自由度が向上する。 The second motor 30c rotates the arm unit 10 in the left-right direction. The first motor 30a and the third motor 30b cause the arm unit 10 to rotate in the front-rear direction and move back and forth in the up-down direction. Even if it is, it is implement | achieved, without inhibiting a mutual rotation. Therefore, the support arm device 1 according to the present embodiment can perform a linear motion of one degree of freedom along the extending direction of the surgical instrument 5 and a rotational motion of tilting the surgical instrument 5 back and forth and right and left. A parallel mechanism can be realized. Therefore, the surgical instrument 5 can be inserted into the patient from various angles, and the degree of freedom when operating the surgical instrument 5 is improved.
 なお、図18は、第2の直交関節部40cを構成するL字状の部材45が、ストッパ28dに当接した状態を示している。すなわち、図18は、術具5が、最も左側へ傾いた状態を示している。また、図19は、第2の直交関節部40cを構成するL字状の部材45が、ストッパ28cに当接した状態を示している。すなわち、図19は、術具5が、最も右側へ傾いた状態を示している。 FIG. 18 shows a state in which the L-shaped member 45 constituting the second orthogonal joint portion 40c is in contact with the stopper 28d. That is, FIG. 18 shows a state where the surgical instrument 5 is tilted to the leftmost side. FIG. 19 shows a state where an L-shaped member 45 constituting the second orthogonal joint portion 40c is in contact with the stopper 28c. That is, FIG. 19 shows a state where the surgical instrument 5 is tilted to the rightmost side.
 すでに説明したように、術具5が前後方向へと傾くことができる範囲は、第1の直交関節部40aのL字状の部材41aの回動範囲がストッパ28a,28bによって規制されることにより制限される。また、術具5が左右方向への傾くことができる範囲は、第2の直交関節部40cのL字状の部材45の回動範囲がストッパ28c,28dによって規制されることにより制限される。支持アーム装置1において、術具5は、所定の回転軸に対して、例えば360°方向に最大25°傾けられるようになっていてもよい。 As already described, the range in which the surgical instrument 5 can tilt in the front-rear direction is that the rotation range of the L-shaped member 41a of the first orthogonal joint 40a is restricted by the stoppers 28a and 28b. Limited. Further, the range in which the surgical instrument 5 can be tilted in the left-right direction is limited by restricting the rotation range of the L-shaped member 45 of the second orthogonal joint portion 40c by the stoppers 28c, 28d. In the support arm device 1, the surgical instrument 5 may be tilted up to 25 ° in a 360 ° direction with respect to a predetermined rotation axis, for example.
 また、術具5が、術具5の延在方向に沿って進退動できる範囲は、第3の駆動軸31bの回動範囲により調節することができる。支持アーム装置1において、術具5は、術具5の延在方向に沿って、例えば最大100~200mmの範囲内で進退動させるようになっていてもよい。なお、術中等において、アーム部10の自立が予期せず不能になって、術具5が体内へと進入しないように、第3のリンク13がリニアブッシュ42に当接することによって、術具5の最大進入量が規制されている。 Further, the range in which the surgical instrument 5 can advance and retract along the extending direction of the surgical instrument 5 can be adjusted by the rotation range of the third drive shaft 31b. In the support arm device 1, the surgical instrument 5 may be advanced and retracted along the extending direction of the surgical instrument 5, for example, within a range of 100 to 200 mm at the maximum. During the operation or the like, the surgical instrument 5 is brought into contact with the linear bushing 42 so that the arm part 10 becomes unintentionally impossible and the surgical instrument 5 does not enter the body. The maximum amount of entry is regulated.
 このように、本実施形態にかかる支持アーム装置1は、互いに連結される複数のリンクと3つのモータとにより構成される比較的簡易な構造であり、製造コストを低減することができる。また、複数のリンクにより構成されるアーム部10はすべてリンク構成平面内に存在するため、本実施形態にかかる支持アーム装置1の左右方向の幅が小さくなって、占有する体積を小さくすることができる。 As described above, the support arm device 1 according to the present embodiment has a relatively simple structure including a plurality of links and three motors connected to each other, and can reduce manufacturing costs. Moreover, since all the arm parts 10 comprised by several links exist in a link structure plane, the width | variety of the left-right direction of the support arm apparatus 1 concerning this embodiment becomes small, and the occupied volume can be made small. it can.
 また、本実施形態にかかる支持アーム装置1は、アーム部10の姿勢を変化させる際に、ベース部21に固定された第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bが移動しない構成になっている。したがって、各モータによる可動部分の重量が比較的軽くなり、モータの出力を低減することができる。これにより、モータを小型化したり、電力消費量を低減したりすることができる。 Further, in the support arm device 1 according to the present embodiment, when the posture of the arm unit 10 is changed, the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b fixed to the base unit 21 move. It has a configuration that does not. Therefore, the weight of the movable part by each motor becomes relatively light, and the output of the motor can be reduced. Thereby, a motor can be reduced in size or power consumption can be reduced.
 <1-4.制御装置>
 (1-4-1.基本例)
 次に、支持アーム装置1の第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bを駆動することにより、支持アーム装置1の姿勢を制御し、支持アーム装置1に支持された術具5の位置及び姿勢を制御する制御装置の構成について説明する。
<1-4. Control device>
(1-4-1. Basic example)
Next, the posture of the support arm device 1 is controlled by driving the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b of the support arm device 1, and the operation supported by the support arm device 1 is performed. The configuration of the control device that controls the position and posture of the tool 5 will be described.
 図20は、支持アーム装置1の制御に関連する機能構成を示すブロック図である。支持アーム装置1は、入力装置301と制御装置303とを備える。制御装置303は、入力装置301から送信される操作入力を受け付け、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bの制御量を算出し、各モータに対して制御指令を出力する。 FIG. 20 is a block diagram showing a functional configuration related to the control of the support arm device 1. The support arm device 1 includes an input device 301 and a control device 303. The control device 303 receives an operation input transmitted from the input device 301, calculates control amounts of the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b, and outputs a control command to each motor. To do.
 入力装置301は、例えば、支持アーム装置1から離れた位置に設けられ、術者あるいは補助者が、アーム部10の動作に関する指示を入力する。入力装置301は、例えば、前後左右の移動を指示する操作ボタンと、上下動を指示する操作ボタンとを備えてもよい。あるいは、入力装置301は、ジョイスティックのように、360°方向の傾きを指示可能な装置に、上下動を指示する入力装置を組み合わせたものであってもよい。さらには、入力装置301は、タッチパネル等の入力装置であってもよい。 The input device 301 is provided, for example, at a position away from the support arm device 1, and an operator or an assistant inputs an instruction regarding the operation of the arm unit 10. The input device 301 may include, for example, an operation button for instructing forward / backward / left / right movement and an operation button for instructing up / down movement. Alternatively, the input device 301 may be a combination of a device capable of instructing an inclination in a 360 ° direction, such as a joystick, and an input device instructing vertical movement. Furthermore, the input device 301 may be an input device such as a touch panel.
 また、入力装置301は、アーム部10の支持部50に支持される内視鏡やエンドエフェクタ等の術具5を操作するための操作部と一体にされていてもよい。アーム部10を操作する入力装置301と、術具5の操作部とが一体になっていることにより、補助者がいない場合であっても、術者自身が術具5を操作しながら、当該術具5の位置や角度を変えることができる。なお、入力装置301と制御装置303との間の通信は、有線又は無線の各種の公知の方法により行うことができる。 Further, the input device 301 may be integrated with an operation unit for operating the surgical instrument 5 such as an endoscope or an end effector supported by the support unit 50 of the arm unit 10. Since the input device 301 for operating the arm unit 10 and the operation unit of the surgical instrument 5 are integrated, even when there is no assistant, the operator himself operates the surgical instrument 5 while The position and angle of the surgical instrument 5 can be changed. The communication between the input device 301 and the control device 303 can be performed by various known methods such as wired or wireless.
 制御装置303は、例えば、各モータの回転量(回転角)を制御することにより、術具5の先端の位置を制御する。制御装置303は、例えばCPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサであってもよい。あるいは、制御装置303は、これらのプロセッサ及びメモリ等の記憶素子が搭載された制御基板やマイコンであってもよい。制御装置303を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って各種の信号処理を実行することにより、アーム部10に支持された術具5のピボット運動及び直進運動が実行される。具体的には、制御装置303の制御により、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bが駆動される。 The control device 303 controls the position of the distal end of the surgical instrument 5 by controlling the rotation amount (rotation angle) of each motor, for example. The control device 303 may be a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor). Alternatively, the control device 303 may be a control board or a microcomputer on which these processors and storage elements such as a memory are mounted. When the processor which comprises the control apparatus 303 performs various signal processing according to a predetermined | prescribed program, the pivot movement and rectilinear movement of the surgical instrument 5 supported by the arm part 10 are performed. Specifically, the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b are driven by the control of the control device 303.
 以下、第1のモータ30aの出力軸が第1の駆動軸31aであり、第2のモータ30cの出力軸が第2の駆動軸31cであり、第3のモータ30bの出力軸が第3の駆動軸31bである場合において、術具5の先端位置を求める方法について、図21~図23を参照しつつ説明する。 Hereinafter, the output shaft of the first motor 30a is the first drive shaft 31a, the output shaft of the second motor 30c is the second drive shaft 31c, and the output shaft of the third motor 30b is the third drive shaft. A method for obtaining the distal end position of the surgical instrument 5 in the case of the drive shaft 31b will be described with reference to FIGS.
 なお、以下の説明では、第1の駆動軸31a、第2の駆動軸31c及び第3の駆動軸31bを含む平面が水平面と平行になるように、支持アーム装置1が載置されているものとする。また、アーム部10が存在するリンク構成平面をx-z平面として説明する。すなわち、x-z平面の左右方向の傾きは、第2の駆動軸31cの軸回転により変化し得る。 In the following description, the support arm device 1 is placed so that the plane including the first drive shaft 31a, the second drive shaft 31c, and the third drive shaft 31b is parallel to the horizontal plane. And Further, the link configuration plane in which the arm unit 10 exists is described as an xz plane. That is, the horizontal inclination of the xz plane can be changed by the shaft rotation of the second drive shaft 31c.
 (1-4-1-1.順運動学による制御)
 まず、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bの回転角から、術具5の先端の位置及び角度を求める方法について説明する。
(1-4-1. Control by forward kinematics)
First, a method for obtaining the position and angle of the distal end of the surgical instrument 5 from the rotation angles of the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b will be described.
 第2の駆動軸31cの軸線の方向を0°としたときの第1のモータ30aの回転角をθa及び第3のモータ30bの回転角をθbとし、第7のリンク17aの長さ及び第8のリンク17bの長さをLa、第4のリンク15aの長さをLbとする。各リンクは、平行四辺形を成すように構成されていることから、各リンク間の角度は、図21に示すとおりとなる。すなわち、第7のリンク17a及び第8のリンク17bが第2の駆動軸31cの軸線に対して成す角度はθaであり、第6のリンク15cが第2の駆動軸31cの軸線に対して成す角度及び第4のリンク15aと第10のリンク19との成す角度はθbである。 When the direction of the axis of the second drive shaft 31c is 0 °, the rotation angle of the first motor 30a is θa, the rotation angle of the third motor 30b is θb, the length of the seventh link 17a and the The length of the eighth link 17b is La, and the length of the fourth link 15a is Lb. Since each link is configured to form a parallelogram, the angle between the links is as shown in FIG. That is, the angle formed by the seventh link 17a and the eighth link 17b with respect to the axis of the second drive shaft 31c is θa, and the sixth link 15c is formed with respect to the axis of the second drive shaft 31c. The angle and the angle formed by the fourth link 15a and the tenth link 19 is θb.
 また、図22に示すように、第1のリンク11a、第3のリンク13及び第4のリンク15aを連結する関節部60cと、第2の直交関節部40cのL字状の部材45と第7のリンク17aとを連結する関節部60nとを結ぶ直線の長さをLとする。第1のリンク11aは第2の駆動軸31cの軸線に対して平行であり、かつ、術具5の延在方向は、関節部60cと関節部60nとを結ぶ直線に平行であることから、第1のリンク11a及び支持部50を連結する関節部60aとRCMとを結ぶ直線の長さもLとなることが分かる。したがって、長さがLの直線のz方向に対する傾きθを求めることにより、術具5の先端のz方向に対する傾きθを求めることができることが分かる。 Further, as shown in FIG. 22, the joint portion 60c connecting the first link 11a, the third link 13, and the fourth link 15a, the L-shaped member 45 of the second orthogonal joint portion 40c, and the first The length of the straight line connecting the joint portion 60n connecting the seven links 17a is L. Since the first link 11a is parallel to the axis of the second drive shaft 31c, and the extending direction of the surgical instrument 5 is parallel to a straight line connecting the joint portion 60c and the joint portion 60n, It can be seen that the length of the straight line connecting the joint portion 60a connecting the first link 11a and the support portion 50 to the RCM is also L. Therefore, it can be seen that the inclination θ of the distal end of the surgical instrument 5 with respect to the z direction can be obtained by obtaining the inclination θ of the straight line having a length L with respect to the z direction.
 ここで、リンク構成平面をx-z平面とし、原点座標(0,0)をRCMの中心におき、前後方向をx軸、上下方向をz軸とすると、第1のリンク11aと支持部50とを連結する関節部60aの位置Pの座標(Px,Pz)は、下記式(1)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Here, assuming that the link configuration plane is the xz plane, the origin coordinates (0, 0) are located at the center of the RCM, the front-rear direction is the x-axis, and the vertical direction is the z-axis, the first link 11a and the support unit 50 The coordinates (Px, Pz) of the position P of the joint portion 60a connecting the two can be expressed by the following formula (1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 また、直線の長さL、及び、リンク構成平面(x-z平面)でのz方向に対する直線の傾きθは、下記式(2)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Further, the length L of the straight line and the slope θ of the straight line with respect to the z direction in the link constituting plane (xz plane) can be expressed by the following formula (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 したがって、第1のモータ30a及び第3のモータ30bの回転角θa,θbに基づき、関節部60aの位置PからRCMまでの直線の距離Lと、術具5のz方向に対する角度θとが求められる。実際に術具5を支持した状態での、術具5の先端位置から関節部60aの位置Pまでの距離をあらかじめ入力しておくことによって、当該距離と、直線の距離Lとの差分に基づき、x-z平面上でのRCMから術具5の先端までの距離を求めることができる。 Therefore, based on the rotation angles θa and θb of the first motor 30a and the third motor 30b, the straight line distance L from the position P of the joint 60a to the RCM and the angle θ of the surgical instrument 5 with respect to the z direction are obtained. It is done. By inputting in advance the distance from the distal end position of the surgical instrument 5 to the position P of the joint portion 60a in a state where the surgical instrument 5 is actually supported, based on the difference between the distance and the straight line distance L. The distance from the RCM on the xz plane to the distal end of the surgical instrument 5 can be obtained.
 また、アーム部10が存在するリンク構成平面(x-z平面)の左右方向への傾きは、第2のモータ30cの回転角の変化量に等しい。そのため、術具5の左右方向への傾きは、第2のモータ30cの回転角から求めることができる。 Further, the inclination of the link constituting plane (xz plane) where the arm unit 10 exists in the left-right direction is equal to the amount of change in the rotation angle of the second motor 30c. Therefore, the inclination of the surgical instrument 5 in the left-right direction can be obtained from the rotation angle of the second motor 30c.
 以上のように、制御装置303は、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bそれぞれの回転角に基づいて、術具5の先端の位置及び角度を求めることができる。各モータの回転角は、例えば、ポテンショメータを用いて検出することができるが、これ以外の検出方法であってもよい。制御装置303は、求めた術具5の先端の位置及び角度をモニタ等に表示してもよい。これにより、術者は、モニタ等に表示された術具5の位置及び角度に基づき、さらに入力装置301を操作して、所望の位置及び角度に術具5を配置することができる。 As described above, the control device 303 can determine the position and angle of the distal end of the surgical instrument 5 based on the rotation angles of the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b. The rotation angle of each motor can be detected using a potentiometer, for example, but other detection methods may be used. The control device 303 may display the obtained position and angle of the distal end of the surgical instrument 5 on a monitor or the like. Thereby, the surgeon can further operate the input device 301 based on the position and angle of the surgical instrument 5 displayed on the monitor or the like to place the surgical instrument 5 at a desired position and angle.
 (1-4-1-2.逆運動学による制御)
 次に、術具5の先端を所望の位置及び角度に配置するために、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bに対して回転角の指示を出力する方法について説明する。
(1-4-1-2. Control by inverse kinematics)
Next, a method of outputting a rotation angle instruction to the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b in order to arrange the distal end of the surgical instrument 5 at a desired position and angle will be described. To do.
 図21に示すように、第2の駆動軸31cの軸線の方向を0°としたときの第1のモータ30aの回転角をθa及び第3のモータ30bの回転角をθbとし、第7のリンク17aの長さ及び第8のリンク17bの長さをLa、第4のリンク15aの長さをLbとする。また、図23に示すように、関節部60cと関節部60nとを結ぶ直線と、第7のリンク17aとの成す角度をφとし、第7のリンク17aと第4のリンク15aとの成す角度をψとする。 As shown in FIG. 21, when the direction of the axis of the second drive shaft 31c is 0 °, the rotation angle of the first motor 30a is θa, the rotation angle of the third motor 30b is θb, The length of the link 17a and the length of the eighth link 17b are La, and the length of the fourth link 15a is Lb. As shown in FIG. 23, the angle formed between the straight line connecting the joint 60c and the joint 60n and the seventh link 17a is φ, and the angle formed between the seventh link 17a and the fourth link 15a. Is ψ.
 余弦定理により、角度φ及びθaは、下記式(3)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
According to the cosine theorem, the angles φ and θa can be expressed by the following equation (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 同様に、余弦定理により、角度ψ及びθbは、下記式(4)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Similarly, according to the cosine theorem, the angles ψ and θb can be expressed by the following equation (4).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 したがって、術具5の先端を配置させたい所望の位置及び角度に応じて設定される、関節部60aの位置PとRCMとの距離L、及び、術具5のz方向に対する傾きθに基づき、上記式(3)及び(4)を用いて、第1のモータ30aの回転角及び第3のモータ30bの回転角の指令値を求めることができる。 Therefore, based on the distance L between the position P of the joint portion 60a and the RCM, and the inclination θ of the surgical instrument 5 with respect to the z direction, which is set according to a desired position and angle where the distal end of the surgical instrument 5 is desired to be disposed, Using the above equations (3) and (4), the command values for the rotation angle of the first motor 30a and the rotation angle of the third motor 30b can be obtained.
 また、アーム部10が存在するリンク構成平面(x-z平面)の左右方向への傾きは、第2のモータ30cの回転角の変化量に等しい。そのため、所望の術具5の左右方向への傾きが、第2のモータ30cの回転角の指令値となる。 Further, the inclination of the link constituting plane (xz plane) where the arm unit 10 exists in the left-right direction is equal to the amount of change in the rotation angle of the second motor 30c. Therefore, the inclination of the desired surgical instrument 5 in the left-right direction becomes a command value for the rotation angle of the second motor 30c.
 以上のように、制御装置303は、術具5の先端を配置させたい位置及び角度に基づいて、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bそれぞれの回転角の目標値を求めることができる。また、制御装置30は、例えば、ポテンショメータ等を用いて検出し得る各モータの回転角が、算出された目標値となるように、各モータの回転量を制御してもよい。これにより、術者は、所望の位置及び角度に術具5を配置することができる。 As described above, the control device 303 sets the target values of the rotation angles of the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b based on the position and angle at which the distal end of the surgical instrument 5 is desired to be disposed. Can be requested. The control device 30 may control the rotation amount of each motor so that the rotation angle of each motor that can be detected using a potentiometer or the like becomes the calculated target value, for example. Thereby, the surgeon can arrange the surgical instrument 5 at a desired position and angle.
 なお、第1の例及び第2の例において、術具5の先端の傾きは、四元数やオイラー角等の他の指標により与えられてもよい。また、入力装置301への入力操作によるアーム部10あるいは術具5の移動のさせ方は、適宜設定することができる。例えば、入力装置301により、所定の方向への移動の入力を行っている間、アーム部10あるいは術具5が移動するようになっていてもよく、又は、一回の入力操作による移動量があらかじめ設定され、入力回数に応じてアーム部10あるいは術具5の移動量が決定されてもよい。 In the first example and the second example, the inclination of the distal end of the surgical instrument 5 may be given by another index such as a quaternion or Euler angle. Moreover, how to move the arm unit 10 or the surgical instrument 5 by an input operation to the input device 301 can be set as appropriate. For example, the arm unit 10 or the surgical instrument 5 may move while an input of movement in a predetermined direction is performed by the input device 301, or the amount of movement by a single input operation may be increased. The movement amount of the arm unit 10 or the surgical instrument 5 may be determined in advance according to the number of inputs.
 (1-4-2.応用例)
 次に、制御装置303による各モータの制御の応用例の幾つかを説明する。
(1-4-2. Application examples)
Next, some application examples of control of each motor by the control device 303 will be described.
 (1-4-2-1.第1の応用例)
 制御装置303による各モータの制御の第1の応用例は、アーム部10の姿勢を所定の状態で保持するためのロック機能を実現し得る制御の例である。例えば、術者等が手動でアーム部10を動作させて術具5の先端の位置決めをした後、第1のモータ30a、第2のモータ30c又は第3のモータ30bに対して外力により回転トルクが付与された場合に、制御装置303は、その誤差を修正するために各モータに対して電流を流し、外力に対抗するトルクを発生させてもよい。これにより、各モータは、元の停止位置を保持する。かかるロック機能は、例えば、モータとしてサーボモータを用いた場合のサーボロック機能として実現することができる。この場合、外力により付与される回転トルクは、例えば、サーボモータに流れるパルス信号に基づいて検出することができる。
(1-4-2-1. First application example)
A first application example of control of each motor by the control device 303 is an example of control that can realize a lock function for holding the posture of the arm unit 10 in a predetermined state. For example, an operator or the like manually operates the arm unit 10 to position the distal end of the surgical instrument 5, and then the rotational torque is applied to the first motor 30a, the second motor 30c, or the third motor 30b by an external force. Is applied, the control device 303 may cause a current to flow to each motor in order to correct the error, and generate a torque against the external force. Thereby, each motor holds the original stop position. Such a lock function can be realized, for example, as a servo lock function when a servo motor is used as the motor. In this case, the rotational torque applied by the external force can be detected based on, for example, a pulse signal flowing through the servo motor.
 また、ロック機能は、術者等がロック機能の設定をオンにしたときに実行開始されるようになっていてもよく、あるいは、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bの回転が数秒間(例えば3秒間)停止したときに実行開始されてもよい。また、ロック機能は、術者等がロック機能の設定をオフにしたときに解除されるようになっていてもよく、あるいは、第1のモータ30a、第2のモータ30c又は第3のモータ30bに対して継続的に数秒間(例えば3秒間)、外力により回転トルクが付与されたときに解除されてもよい。さらには、入力装置301に対してアーム部10の動作指令が入力されたときに、ロック機能が解除されてもよい。 The lock function may be started when an operator or the like turns on the setting of the lock function, or the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor. The execution may be started when the rotation of 30b stops for several seconds (for example, 3 seconds). In addition, the lock function may be released when the operator or the like turns off the setting of the lock function, or the first motor 30a, the second motor 30c, or the third motor 30b. On the other hand, it may be released when rotational torque is applied by an external force continuously for several seconds (for example, 3 seconds). Furthermore, the lock function may be released when an operation command for the arm unit 10 is input to the input device 301.
 (1-4-2-2.第2の応用例)
 制御装置303による各モータの制御の第2の応用例は、術者等によるアーム部10の動作に補助力を与えるためのアシスト機能を実現し得る制御の例である。例えば、術者等が手動でアーム部10を動作させる際に、制御装置303は、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bに対してそれぞれ回転トルクが付与されたことを検出したときに、各モータに対して電流を流し、外力と同方向のトルクを発生させてもよい。このとき、各モータに与えるトルクの比が、検出された外力によって各モータに付与された回転トルクの比に一致してもよい。これにより、術者等が動作させたい方向へと、アーム部10あるいは術具5を移動させることができる。
(1-4-2-2. Second application example)
A second application example of the control of each motor by the control device 303 is an example of control that can realize an assist function for giving an assisting force to the operation of the arm unit 10 by an operator or the like. For example, when the surgeon manually operates the arm unit 10, the control device 303 applies rotational torque to the first motor 30 a, the second motor 30 c, and the third motor 30 b, respectively. May be detected, current may be supplied to each motor to generate torque in the same direction as the external force. At this time, the ratio of the torque applied to each motor may coincide with the ratio of the rotational torque applied to each motor by the detected external force. Thereby, the arm part 10 or the surgical instrument 5 can be moved to the direction which an operator etc. wants to operate.
 <1-5.変形例>
 ここまで、本実施形態にかかる支持アーム装置1について説明したが、支持アーム装置は種々の変形が可能である。以下、本実施形態にかかる支持アーム装置1の変形例の幾つかを説明する。
<1-5. Modification>
So far, the support arm device 1 according to the present embodiment has been described, but the support arm device can be variously modified. Hereinafter, some modified examples of the support arm device 1 according to the present embodiment will be described.
 (1-5-1.第1の変形例)
 図24は、第1の変形例にかかる支持アーム装置100を示す説明図である。かかる支持アーム装置100は、第1のモータ30aの出力軸である第1の駆動軸と、第3のモータ30bの出力軸である第3の駆動軸とが、同一の軸線上に配置されている。すなわち、上記の実施形態にかかる支持アーム装置1では、第1のモータ30a及び第3のモータ30bがリンク構成平面の一方の側(右側)に配置されていたが、第1の変形例にかかる支持アーム装置100では、第1のモータ30a及び第3のモータ30bがリンク構成平面を挟んで両側に配置されている。
(1-5-1. First Modification)
FIG. 24 is an explanatory view showing a support arm device 100 according to a first modification. In the support arm device 100, the first drive shaft that is the output shaft of the first motor 30a and the third drive shaft that is the output shaft of the third motor 30b are arranged on the same axis. Yes. That is, in the support arm device 1 according to the above-described embodiment, the first motor 30a and the third motor 30b are arranged on one side (right side) of the link configuration plane, but according to the first modification. In the support arm device 100, the first motor 30a and the third motor 30b are arranged on both sides of the link configuration plane.
 支持アーム装置100を構成する術具5や支持部50、複数のリンク、モータ、ガイドピン、リニアブッシュ等それ自体は、それぞれ、上記の実施形態にかかる支持アーム装置1と同様のものであってよい。なお、支持アーム装置100は、図示しないベース部を備え、当該ベース部にモータが固定されている。 The surgical instrument 5 and the support unit 50, the plurality of links, the motor, the guide pin, the linear bush, etc. constituting the support arm device 100 are each the same as the support arm device 1 according to the above embodiment. Good. The support arm device 100 includes a base portion (not shown), and a motor is fixed to the base portion.
 支持アーム装置100のアーム部110は、複数の関節部160a~160oと、各関節部160a~160oによって回動可能に連結された第1のリンク111a、第2のリンク111b、第3のリンク113、第4のリンク115a、第5のリンク115b、第6のリンク115c、第7のリンク117a、第8のリンク117b、第9のリンク117c、第10のリンク119、第11のリンク115d及び第12のリンク117dとを備える。 The arm portion 110 of the support arm device 100 includes a plurality of joint portions 160a to 160o and a first link 111a, a second link 111b, and a third link 113 that are rotatably connected by the joint portions 160a to 160o. , Fourth link 115a, fifth link 115b, sixth link 115c, seventh link 117a, eighth link 117b, ninth link 117c, tenth link 119, eleventh link 115d and 12 links 117d.
 第1のリンク111a、第2のリンク111b、第3のリンク113及び支持部50により平行リンクが形成される。また、第4のリンク115a、第5のリンク115b、第1のリンク111a及び第10のリンク119により平行リンクが形成される。また、第7のリンク117a、第8のリンク117b及び第10のリンク119により平行リンクが形成される。また、第5のリンク115b、第6のリンク115c、第8のリンク117b及び第9のリンク117cにより平行リンクが形成される。第9のリンク117cは第2のリンク111bと交差しているが、連結されていない。また、第5のリンク115b、第9のリンク117c、第11のリンク115d及び第12のリンク117dにより平行リンクが形成される。第11のリンク115d、第12のリンク117d及びリニアブッシュ42は関節部160oにより互いに回動可能に連結されているが、第2のリンク111b及び第3のリンク113、あるいは、ガイドピン43とは連結されていない。 A parallel link is formed by the first link 111a, the second link 111b, the third link 113, and the support portion 50. The fourth link 115a, the fifth link 115b, the first link 111a, and the tenth link 119 form a parallel link. The seventh link 117a, the eighth link 117b, and the tenth link 119 form a parallel link. The fifth link 115b, the sixth link 115c, the eighth link 117b, and the ninth link 117c form a parallel link. The ninth link 117c intersects with the second link 111b but is not connected. The fifth link 115b, the ninth link 117c, the eleventh link 115d, and the twelfth link 117d form a parallel link. The eleventh link 115d, the twelfth link 117d, and the linear bush 42 are connected to each other by a joint portion 160o so as to be rotatable. However, the second link 111b and the third link 113 or the guide pin 43 are the same. Not connected.
 これらの複数のリンクは、アーム部110の姿勢にかかわらず、共通のリンク構成平面内に存在する。したがって、支持アーム装置100は、左右方向の幅を小さくすることができる。なお、これらの複数のリンクのうち、第8のリンク117bが第1の駆動リンクに相当し、第7のリンク117aが第2の駆動リンクに相当し、第6のリンク115cが第3の駆動リンクに相当する。 These multiple links exist in a common link configuration plane regardless of the posture of the arm unit 110. Therefore, the support arm device 100 can reduce the width in the left-right direction. Of these links, the eighth link 117b corresponds to the first drive link, the seventh link 117a corresponds to the second drive link, and the sixth link 115c corresponds to the third drive link. Corresponds to a link.
 第8のリンク117bは、直交3自由度を構成する第1の直交関節部140aを介して第1のモータ30aにより駆動される第1の駆動軸(図示せず)に連結されている。また、第7のリンク117aは、直交2自由度を構成する第2の直交関節部140cを介して第2のモータ30cにより駆動される第2の駆動軸131に連結されている。また、第6のリンク115cは、直交3自由度を構成する第3の直交関節部140bを介して第3のモータ30bにより駆動される第3の駆動軸(図示せず)に連結されている。第1の直交関節部140a、第2の直交関節部140c及び第3の直交関節部140bは、それぞれ上記の実施形態にかかる支持アーム装置1の各直交関節部と同様の構成とすることができる。 The eighth link 117b is connected to a first drive shaft (not shown) that is driven by the first motor 30a via a first orthogonal joint portion 140a that forms three orthogonal degrees of freedom. The seventh link 117a is connected to a second drive shaft 131 that is driven by the second motor 30c via a second orthogonal joint portion 140c that forms two orthogonal degrees of freedom. The sixth link 115c is connected to a third drive shaft (not shown) driven by the third motor 30b via a third orthogonal joint portion 140b constituting three orthogonal degrees of freedom. . The 1st orthogonal joint part 140a, the 2nd orthogonal joint part 140c, and the 3rd orthogonal joint part 140b can be set as the structure similar to each orthogonal joint part of the support arm apparatus 1 concerning said embodiment, respectively. .
 第3のリンク113から延びるガイドピン43は、アーム部110の姿勢にかかわらず常に第1の駆動軸及び第3の駆動軸の軸線の方向に向けられ、リニアブッシュ42内を進退動可能になっている。第5のリンク115b、第9のリンク117c、第6のリンク115c及び第8のリンク117bにより形成される平行リンクと、第5のリンク115b、第9のリンク117c、第11のリンク115d及び第12のリンク117dにより形成される平行リンクとは、第3のリンク113及びその延長線を対角線とするひし形構造を構成する。これらの2つのひし形構造は、当該対角線に沿って伸縮可能になっている。 The guide pin 43 extending from the third link 113 is always directed in the direction of the axis of the first drive shaft and the third drive shaft regardless of the posture of the arm portion 110, and can advance and retreat in the linear bush 42. ing. A parallel link formed by the fifth link 115b, the ninth link 117c, the sixth link 115c, and the eighth link 117b, the fifth link 115b, the ninth link 117c, the eleventh link 115d, and the The parallel link formed by the twelve links 117d constitutes a rhombus structure having the third link 113 and its extension line as a diagonal line. These two rhombus structures can be expanded and contracted along the diagonal line.
 第1の変形例にかかる支持アーム装置100においても、第1のモータ30a及び第3のモータ30bを同方向に回転させることにより、アーム部110が特定のリンク構成平面内に存在したままで、リンク構成平面に沿って変形する。このとき、第1のリンク111a及び第2のリンク111bが水平面に平行(第2の駆動軸131の軸線に平行)な状態を維持しつつ、第3のリンク113の延長線が常に第1の駆動軸及び第3の駆動軸の方向に向けられたままで、アーム部110が回動する。したがって、支持部50に支持された術具5は、RCMを中心として前後に回動する。 Also in the support arm device 100 according to the first modification, by rotating the first motor 30a and the third motor 30b in the same direction, the arm unit 110 remains in a specific link configuration plane, Deform along the link construction plane. At this time, the first link 111a and the second link 111b are maintained parallel to the horizontal plane (parallel to the axis of the second drive shaft 131), and the extension line of the third link 113 is always the first link. The arm portion 110 rotates while being directed in the direction of the drive shaft and the third drive shaft. Therefore, the surgical instrument 5 supported by the support part 50 rotates back and forth around the RCM.
 また、第1のモータ30a及び第3のモータ30bを逆方向に回転させた場合においても、アーム部110が特定のリンク構成平面内に存在したままで、リンク構成平面に沿って変形する。このとき、第1のリンク111a及び第2のリンク111bが水平面に平行(第2の駆動軸131の軸線に平行)な状態を維持しつつ、第3のリンク113の延長線が常に第1の駆動軸及び第3の駆動軸の方向に向けられたままで、第3のリンク113及びその延長線を対角線とする2つのひし形構造が、当該対角線に沿って伸縮する。したがって、支持部50に支持された術具5は、常にRCMを通過するように進退動する。 In addition, even when the first motor 30a and the third motor 30b are rotated in the opposite directions, the arm unit 110 remains in the specific link configuration plane and deforms along the link configuration plane. At this time, the first link 111a and the second link 111b are maintained parallel to the horizontal plane (parallel to the axis of the second drive shaft 131), and the extension line of the third link 113 is always the first link. The two rhombus structures whose diagonals are the third link 113 and its extension line are stretched and contracted along the diagonal line while being oriented in the direction of the drive shaft and the third drive shaft. Therefore, the surgical instrument 5 supported by the support unit 50 always moves forward and backward so as to pass through the RCM.
 また、アーム部110は、第2のモータ30cの回転によって、左右方向に傾けられる。このとき、アーム部110全体の傾きが変えられるために、アーム部110を構成する複数のリンクは、共通のリンク構成平面内に存在したままで左右方向に傾けられる。アーム部110は、第2の駆動軸131の軸線を中心に回動するため、術具5は、第2の駆動軸131の軸線上に存在するRCMを中心として左右方向に回動する。 Moreover, the arm part 110 is inclined in the left-right direction by the rotation of the second motor 30c. At this time, since the inclination of the entire arm part 110 is changed, the plurality of links constituting the arm part 110 are inclined in the left-right direction while remaining in the common link configuration plane. Since the arm unit 110 rotates about the axis of the second drive shaft 131, the surgical instrument 5 rotates in the left-right direction about the RCM existing on the axis of the second drive shaft 131.
 ここまで説明した点以外の構成については、上記の実施形態にかかる支持アーム装置1と同様に構成することができる。例えば、第1の変形例にかかる支持アーム装置100も、上記の実施形態にかかる支持アーム装置1と同様の制御装置によって制御することができる。 The configuration other than the points described so far can be configured similarly to the support arm device 1 according to the above-described embodiment. For example, the support arm device 100 according to the first modification can also be controlled by the same control device as the support arm device 1 according to the above embodiment.
 このように、第1の変形例にかかる支持アーム装置100も、互いに連結される複数のリンクと3つのモータとにより構成される比較的簡易な構造であり、製造コストを低減することができる。また、複数のリンクにより構成されるアーム部110はすべてリンク構成平面内に存在するため、第1の変形例にかかる支持アーム装置100の左右方向の幅が小さくなって、占有する体積を小さくすることができる。 Thus, the support arm device 100 according to the first modified example also has a relatively simple structure including a plurality of links and three motors connected to each other, and can reduce manufacturing costs. Moreover, since all the arm parts 110 comprised by several links exist in a link structure plane, the width | variety of the left-right direction of the support arm apparatus 100 concerning a 1st modification becomes small, and the occupied volume is made small. be able to.
 また、第1の変形例にかかる支持アーム装置100も、アーム部110の姿勢を変化させる際に、第1のモータ30a、第2のモータ30c及び第3のモータ30bが移動しない構成になっている。したがって、各モータによる可動部分の重量が比較的軽くなり、モータの出力を低減することができる。これにより、モータを小型化したり、電力消費量を低減したりすることができる。 The support arm device 100 according to the first modification is also configured such that the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b do not move when the posture of the arm unit 110 is changed. Yes. Therefore, the weight of the movable part by each motor becomes relatively light, and the output of the motor can be reduced. Thereby, a motor can be reduced in size or power consumption can be reduced.
 (1-5-2.第2の変形例)
 図25は、第2の変形例にかかる支持アーム装置1Aを示している。第2の変形例にかかる支持アーム装置1Aは、RCMの位置を視覚的に認識しやすくするための一対のレーザ照射部230R,230Lを備える点で、上記の実施形態にかかる支持アーム装置1
と異なっている。
(1-5-2. Second Modification)
FIG. 25 shows a support arm device 1A according to a second modification. The support arm device 1A according to the second modified example includes a pair of laser irradiation units 230R and 230L for easily recognizing the position of the RCM visually.
Is different.
 図25に示した一対のレーザ照射部230R,230Lは、カバー201の内部に備えられている。かかるレーザ照射部230R,230Lは、例えば術者等によるオン又はオフの入力操作によって、レーザ光の照射及び停止が切り替えられる。カバー201には、2つの開口部204が設けられ、レーザ照射部230R,230Lから照射されるレーザ光が、開口部204を介してカバー201の外部に照射される。一対のレーザ照射部230R,230Lは、それぞれRCMに向けてレーザ光を照射する。一対のレーザ照射部230R,230Lから照射されたレーザ光の交点は、RCMに一致する。 25. The pair of laser irradiation units 230R and 230L shown in FIG. The laser irradiation units 230R and 230L can be switched between irradiation and stop of laser light by an on / off input operation by an operator, for example. The cover 201 is provided with two openings 204, and the laser light emitted from the laser irradiation units 230 </ b> R and 230 </ b> L is irradiated to the outside of the cover 201 through the opening 204. Each of the pair of laser irradiation units 230R and 230L irradiates the RCM with laser light. The intersection of the laser beams irradiated from the pair of laser irradiation units 230R and 230L coincides with the RCM.
 したがって、術者等が支持アーム装置1Aの設置位置を決める際に、レーザ光の交点が、例えば、患者の体表面を切開等して形成された挿入口に一致するように、支持アーム装置1Aの設置することで、支持アーム装置1Aの設置位置を容易に決定することができる。これにより、手術の開始前に、内視鏡等の術具5の先端をRCMよりも上方に保持した状態で、支持アーム装置1Aを適切な位置に設定することができる。 Therefore, when the operator or the like determines the installation position of the support arm device 1A, the support arm device 1A is set so that the intersection of the laser beams coincides with, for example, an insertion port formed by incising the body surface of the patient. The installation position of the support arm device 1A can be easily determined. Thereby, the support arm apparatus 1A can be set to an appropriate position in a state where the distal end of the surgical instrument 5 such as an endoscope is held above the RCM before the start of surgery.
 レーザ照射部230R,230Lの設置位置は、適宜設定することができる。例えば、RCMの高さ位置よりも高い位置からRCMに向けてレーザ光を照射することにより、患者自身あるいはその他の設備等によってレーザ光が遮られにくくなる。また、レーザ照射部230R,230Lは、RCMの位置を示すための一態様であり、RCMの位置を視覚的に認識しやすくするための手段は、レーザ照射部230R,230Lに限られない。 The installation positions of the laser irradiation units 230R and 230L can be set as appropriate. For example, by irradiating the laser beam toward the RCM from a position higher than the height position of the RCM, the laser beam is not easily blocked by the patient himself or other equipment. Further, the laser irradiation units 230R and 230L are one mode for indicating the position of the RCM, and means for easily recognizing the position of the RCM is not limited to the laser irradiation units 230R and 230L.
 また、レーザ照射部230R,230Lは、カバー201の外面の所定の位置に対して脱着可能になっていてもよい。この場合、ユニット化された一対のレーザ照射部230R,230Lが、例えばカバー201の上面の所定位置に載置されてもよい。例えば、術者等は、支持アーム装置1Aの設置位置を決定する際に、レーザ照射部230R,230Lをカバー201に取り付けて位置決めをし、設置位置を決定した後には、レーザ照射部230R,230Lを取り外し、手術等を行うことができる。 Further, the laser irradiation units 230R and 230L may be detachable from a predetermined position on the outer surface of the cover 201. In this case, the unitized pair of laser irradiation units 230R and 230L may be placed at a predetermined position on the upper surface of the cover 201, for example. For example, when the operator or the like determines the installation position of the support arm device 1A, the laser irradiation units 230R and 230L are attached to the cover 201 for positioning, and after determining the installation position, the laser irradiation units 230R and 230L are determined. Can be removed and surgery can be performed.
 (1-5-3.第3の変形例)
 図26は、第3の変形例にかかる支持アーム装置1Bを示す模式図である。第3の変形例にかかる支持アーム装置1Bは、支持アーム装置1Bの高さを調整するための高さ調節部205F,205Rを備える点で、上記の実施形態にかかる支持アーム装置1と異なっている。
(1-5-3. Third modification)
FIG. 26 is a schematic diagram showing a support arm device 1B according to a third modification. The support arm device 1B according to the third modification is different from the support arm device 1 according to the above-described embodiment in that the support arm device 1B includes height adjusting units 205F and 205R for adjusting the height of the support arm device 1B. Yes.
 支持アーム装置1Bは、ベース部21に取り付けられた高さ調節部205F,205Rを備える。高さ調節部205F,205Rは、前方側の高さ調節部205Fと、後方側の高さ調節部205Rとを含む。高さ調節部205F,205Rは、上下方向の長さ(高さ)を調節できるものであれば、特に限定されない。例えば、高さ調節部205F,205Rは、モータ駆動式の伸縮装置、あるいは、油圧又は気圧駆動式のシリンダ装置等とすることができる。 The support arm device 1B includes height adjusting portions 205F and 205R attached to the base portion 21. The height adjustment units 205F and 205R include a front height adjustment unit 205F and a rear height adjustment unit 205R. The height adjusters 205F and 205R are not particularly limited as long as the length (height) in the vertical direction can be adjusted. For example, the height adjusting units 205F and 205R can be motor-driven expansion / contraction devices, hydraulic or atmospheric pressure-driven cylinder devices, or the like.
 例えば、術者等は、手術の開始前に、支持アーム装置1Bの設置位置を決定する際に、患者の体表面を切開等して形成した挿入部とRCMとが一致するように、高さ調節部205F,205Rを駆動する。このとき、高さ調節部205F,205Rの一部のみを駆動させたり、高さ調整部205F,205Rごとに高さを異ならせたりすることで、支持アーム装置1B全体の傾きを調節してもよい。 For example, when the operator determines the installation position of the support arm device 1B before the start of the operation, the height is set so that the insertion portion formed by incising the body surface of the patient matches the RCM. The adjustment units 205F and 205R are driven. At this time, even if only a part of the height adjusting units 205F and 205R is driven or the height is varied for each of the height adjusting units 205F and 205R, the inclination of the entire support arm device 1B can be adjusted. Good.
 このように、第3の変形例にかかる支持アーム装置1Bは、高さ又は傾きを調節可能になっているため、患者やその他の設備の状況に応じて支持アーム装置1Bを適切に配置しつつ、患者の体表面に形成された挿入口にRCMを一致させることができる。 As described above, since the support arm device 1B according to the third modification can be adjusted in height or inclination, the support arm device 1B is appropriately arranged in accordance with the situation of the patient or other equipment. The RCM can be matched with the insertion opening formed on the patient's body surface.
 <1-6.まとめ>
 以上説明したように、本実施形態にかかる支持アーム装置は、アーム部の姿勢を変化させることにより、アーム部に支持される術具の軸方向の1自由度直進運動と、当該軸を前後左右に傾ける回転運動とが可能な、3自由度のパラレルメカニズムを実現することができる。かかる支持アーム装置は、アーム部の姿勢を変化させる際に、第1のモータ、第2のモータ及び第3のモータが移動しない構成となっている。したがって、各モータによって動作される部分の重量が比較的軽くなって、各モータの出力を低減することができる。これにより、モータを小型化したり、電力消費量を低減したりすることができる。また、各モータがベース部に固定され、移動することがないために、電気配線の引き回しも容易になる。
<1-6. Summary>
As described above, the support arm device according to the present embodiment changes the posture of the arm part, thereby moving the surgical instrument supported by the arm part in a single-degree-of-freedom linear motion in the axial direction and moving the axis back and forth, left and right. It is possible to realize a parallel mechanism with three degrees of freedom that can rotate in a tilted manner. Such a support arm device has a configuration in which the first motor, the second motor, and the third motor do not move when the posture of the arm portion is changed. Therefore, the weight of the part operated by each motor becomes relatively light, and the output of each motor can be reduced. Thereby, a motor can be reduced in size or power consumption can be reduced. Further, since each motor is fixed to the base portion and does not move, the electrical wiring can be easily routed.
 また、本実施形態にかかる支持アーム装置は、互いに連結される複数のリンクと3つのモータとにより構成される比較的簡易な構造であるため、製造コストを低減することができる。また、複数のリンクにより構成されるアーム部は、すべてリンク構成平面内に存在するため、支持アーム装置の左右方向の幅が小さくなって、占有する体積を小さくすることができる。 Further, since the support arm device according to the present embodiment has a relatively simple structure including a plurality of links and three motors connected to each other, the manufacturing cost can be reduced. Moreover, since all the arm parts comprised by a some link exist in a link structure plane, the width | variety of the left-right direction of a support arm apparatus becomes small, and the occupied volume can be made small.
 また、本実施形態にかかる支持アーム装置は、それぞれ3自由度を構成する2つの直交関節部と、2自由度を構成する1つの直交関節部とを用いて、3つのモータの駆動軸に連結されている。したがって、3つのモータをすべてベース部に固定した状態で、アーム部の姿勢を変化させることができる。また、かかる直交関節部を介して、駆動軸に対してアーム部が連結されていることから、アーム部の姿勢を変化させる際に、各リンクの回転が阻害されることがない。 In addition, the support arm device according to the present embodiment is connected to the drive shafts of three motors using two orthogonal joint portions that constitute three degrees of freedom and one orthogonal joint portion that constitutes two degrees of freedom. Has been. Therefore, the posture of the arm portion can be changed with all three motors fixed to the base portion. In addition, since the arm portion is connected to the drive shaft via the orthogonal joint portion, the rotation of each link is not hindered when the posture of the arm portion is changed.
 また、本実施形態にかかる支持アーム装置は、術具を支持する支持部により構成される1辺に対向する第3のリンクから延在するガイドピンを、当該ガイドピンの軸方向にガイドするリニアブッシュを備え、術具を軸方向に進退動させる構造を有する。したがって、術具が常にRCMに向けられるようになっている。かかるガイドピン及びリニアブッシュを用いたガイド構造は、その長さが比較的短くなり得るため、アーム部の軽量化及び製造コストの低減を図ることができる。 Further, the support arm device according to the present embodiment is a linear guide that guides a guide pin extending from a third link facing one side constituted by a support portion that supports a surgical instrument in the axial direction of the guide pin. It has a structure that includes a bush and moves the surgical instrument forward and backward in the axial direction. Therefore, the surgical instrument is always directed to the RCM. Since the guide structure using such guide pins and linear bushes can be relatively short, the weight of the arm portion can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
<<2.第2の実施の形態>>
 次に、本開示の第2の実施の形態にかかる支持アーム装置について説明する。本実施形態にかかる支持アーム装置は、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1よりも少ない数のリンクを用いて構成され、より小型の装置として構成可能になっている。以下、主として、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置と異なる部分について説明する。
<< 2. Second embodiment >>
Next, a support arm device according to a second embodiment of the present disclosure will be described. The support arm device according to the present embodiment is configured using fewer links than the support arm device 1 according to the first embodiment, and can be configured as a smaller device. In the following, the parts different from the support arm device according to the first embodiment will be mainly described.
 <2-1.支持アーム装置の構成>
 図27は、本実施形態にかかる支持アーム装置305の一構成例を示す斜視図である。支持アーム装置305は、少なくとも1つの平行リンクを含むアーム部310を備える。当該アーム部310を、第1のモータ330a、第2のモータ330b及び第3のモータ330cにより動作させることで、RCMを中心とするピボット運動及びRCMを通る直線に沿った直進運動が実現される。なお、支持アーム装置305に、カバー又はベース部が備えられてもよい。
<2-1. Configuration of Support Arm Device>
FIG. 27 is a perspective view illustrating a configuration example of the support arm device 305 according to the present embodiment. The support arm device 305 includes an arm portion 310 including at least one parallel link. The arm unit 310 is operated by the first motor 330a, the second motor 330b, and the third motor 330c, thereby realizing a pivot motion centering on the RCM and a rectilinear motion along a straight line passing through the RCM. . The support arm device 305 may be provided with a cover or a base part.
 第1のモータ330aの出力軸には、第1の駆動軸としてのユニバーサルジョイント340aが連結され、第1のモータ330aは、ユニバーサルジョイント340aを軸回転させる。ユニバーサルジョイント340aは、基部340aaが第1のモータ330aの出力軸に対して同軸に固定され、回動部340abが基部340aaに対して回動自在に連結されている。第2のモータ330bの出力軸には第2の駆動軸345が同軸に連結され、第2のモータ330bは、第2の駆動軸345を軸回転させる。第3のモータ330cの出力軸には、第3の駆動軸としてのユニバーサルジョイント340bが連結され、第3のモータ330cは、ユニバーサルジョイント340bを軸回転させる。ユニバーサルジョイント340bは、基部340baが第3のモータ330cの出力軸に対して同軸に固定され、回動部340bbが基部340baに対して回動自在に連結されている。 A universal joint 340a as a first drive shaft is connected to the output shaft of the first motor 330a, and the first motor 330a rotates the universal joint 340a. In the universal joint 340a, the base 340aa is fixed coaxially to the output shaft of the first motor 330a, and the rotating part 340ab is rotatably connected to the base 340aa. A second drive shaft 345 is coaxially connected to the output shaft of the second motor 330b, and the second motor 330b rotates the second drive shaft 345. A universal joint 340b as a third drive shaft is connected to the output shaft of the third motor 330c, and the third motor 330c rotates the universal joint 340b. The universal joint 340b has a base 340ba fixed coaxially to the output shaft of the third motor 330c, and a rotating part 340bb connected to the base 340ba so as to be rotatable.
 ユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線と、ユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線とは、等間隔平行に配置されている。ユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線と、ユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線とは、互いに平行な面上に配置されていればよいが、これらの軸線が等間隔平行状態であれば、第1のモータ330a、第2のモータ330b及び第3のモータ330cの制御による、RCMを中心とするピボット運動が容易になる。また、ユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線と、ユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線とが等間隔平行状態であれば、モータトルクの伝達効率の低下を防ぐことができる。さらには、ユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線と、ユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線とが等間隔平行状態であれば、設計が容易になり、生産効率も向上する。 The axis of the base 340aa of the universal joint 340a and the axis of the base 340ba of the universal joint 340b are arranged in parallel at equal intervals. The axis of the base 340aa of the universal joint 340a and the axis of the base 340ba of the universal joint 340b may be arranged on planes parallel to each other. Pivot movement around the RCM is facilitated by the control of the motor 330a, the second motor 330b, and the third motor 330c. Further, if the axis of the base 340aa of the universal joint 340a and the axis of the base 340ba of the universal joint 340b are in parallel with each other at an equal interval, it is possible to prevent a reduction in motor torque transmission efficiency. Furthermore, if the axis of the base 340aa of the universal joint 340a and the axis of the base 340ba of the universal joint 340b are in an equidistant parallel state, the design is facilitated and the production efficiency is improved.
 また、第2の駆動軸345の軸線は、ユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線と、ユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線とそれぞれ直交する。本実施形態にかかる支持アーム装置305では、支持アーム装置305が設置される設置面に平行な面上に、ユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線、ユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線、及び第2の駆動軸345の軸線が配置されている。第2の駆動軸345の軸線上には、さらに術具5のピボット運動の中心となるRCMが配置される。 Also, the axis of the second drive shaft 345 is orthogonal to the axis of the base 340aa of the universal joint 340a and the axis of the base 340ba of the universal joint 340b. In the support arm device 305 according to the present embodiment, the axis of the base 340aa of the universal joint 340a, the axis of the base 340ba of the universal joint 340b, and the second on a plane parallel to the installation surface on which the support arm device 305 is installed. The axis of the drive shaft 345 is arranged. On the axis of the second drive shaft 345, an RCM serving as the center of the pivot movement of the surgical instrument 5 is further arranged.
 アーム部310は、複数のリンクによって構成される少なくとも1つの平行リンクを含む。アーム部310は、複数の関節部360a~360iと、関節部360a~360iによって回動可能に連結される第1のリンク311、第2のリンク313、第3のリンク315a、第4のリンク315b、第5のリンク317a、第6のリンク317b、第7のリンク317cとを含む。また、アーム部310は、先端に、術具5を支持するための支持部350を有する。本実施形態にかかる支持アーム装置305では、第3のリンク315a、第4のリンク315b、第5のリンク317a、第6のリンク317b、第7のリンク317cにより平行リンクが形成される。第2のリンク313は、第6のリンク317b及び第7のリンク317cには連結されていない。 The arm unit 310 includes at least one parallel link configured by a plurality of links. The arm portion 310 includes a plurality of joint portions 360a to 360i and a first link 311, a second link 313, a third link 315a, and a fourth link 315b that are rotatably connected by the joint portions 360a to 360i. , A fifth link 317a, a sixth link 317b, and a seventh link 317c. Further, the arm part 310 has a support part 350 for supporting the surgical instrument 5 at the distal end. In the support arm device 305 according to the present embodiment, the third link 315a, the fourth link 315b, the fifth link 317a, the sixth link 317b, and the seventh link 317c form a parallel link. The second link 313 is not connected to the sixth link 317b and the seventh link 317c.
 なお、これらの複数のリンクのうち、第6のリンク317bが第1の駆動リンクに相当し、第7のリンク317cが第2の駆動リンクに相当し、第2のリンク313が第3の駆動リンクに相当する。 Of these links, the sixth link 317b corresponds to the first drive link, the seventh link 317c corresponds to the second drive link, and the second link 313 corresponds to the third drive. Corresponds to a link.
 これらの複数のリンクは、アーム部310の姿勢にかかわらず、共通のリンク構成平面内に存在する。すなわち、複数のリンクにより形成される平行リンクは、アーム部310の姿勢にかかわらず、共通のリンク構成平面内に存在する。したがって、支持アーム装置305は、左右方向の幅を小さくすることができる。かかるリンク構成平面は、アーム部310の前後方向及び上下方向への動作時には傾きが変わることがない一方、アーム部310の左右方向への動作時には傾きが変わり得る。なお、本実施形態にかかる支持アーム装置305において、リンク構成平面は、リンク5本分の厚さを有する。 These multiple links exist in a common link configuration plane regardless of the posture of the arm unit 310. That is, the parallel link formed by a plurality of links exists in a common link configuration plane regardless of the posture of the arm unit 310. Therefore, the support arm device 305 can reduce the width in the left-right direction. The link configuration plane does not change in inclination when the arm unit 310 operates in the front-rear direction and in the up-down direction, but can change in inclination when the arm unit 310 operates in the left-right direction. In the support arm device 305 according to the present embodiment, the link configuration plane has a thickness corresponding to five links.
 また、本実施形態にかかる支持アーム装置305では、第5のリンク317aにガイド構造370が設けられている。ガイド構造370は、第5のリンク317aの長手方向に沿う軸線を有するガイド孔371を有する。ガイド孔371の軸線は、RCMを通る直線上に位置する。術具5は、当該ガイド孔371内に挿嵌され、第5のリンク317aの長手方向に沿って直進運動可能に保持される。したがって、術具5、あるいは、術具5の軸線は、アーム部310の姿勢にかかわらず、常にRCMを通ることになる。 In the support arm device 305 according to the present embodiment, a guide structure 370 is provided on the fifth link 317a. The guide structure 370 has a guide hole 371 having an axis along the longitudinal direction of the fifth link 317a. The axis of the guide hole 371 is located on a straight line passing through the RCM. The surgical instrument 5 is inserted into the guide hole 371 and is held so as to be linearly movable along the longitudinal direction of the fifth link 317a. Therefore, the surgical instrument 5 or the axis of the surgical instrument 5 always passes through the RCM regardless of the posture of the arm unit 310.
 第6のリンク(第1の駆動リンク)317bは、ユニバーサルジョイント340aを介して第1のモータ330aに連結されている。第1のモータ330aを駆動することにより、ユニバーサルジョイント340aの基部340aaが軸回転し、アーム部310の姿勢にかかわらず、第6のリンク317bが、ユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線を中心に回動する。このとき、第5のリンク317a及び第7のリンク317cは、第6のリンク317bと平行な状態を保ちながら回動する。これにより、第3のリンク315a、第4のリンク315b、第5のリンク317a、第6のリンク317b、第7のリンク317cにより形成される平行リンクは、前後方向に回動する。このとき、第5のリンク317aは常にRCMに向けられることから、ガイド構造370に支持された術具5、あるいは、術具5の軸線は、常にRCMを通過する。 The sixth link (first drive link) 317b is connected to the first motor 330a via the universal joint 340a. By driving the first motor 330a, the base 340aa of the universal joint 340a rotates about the axis, and the sixth link 317b rotates about the axis of the base 340aa of the universal joint 340a regardless of the posture of the arm 310. Move. At this time, the fifth link 317a and the seventh link 317c rotate while maintaining a state parallel to the sixth link 317b. Thereby, the parallel links formed by the third link 315a, the fourth link 315b, the fifth link 317a, the sixth link 317b, and the seventh link 317c rotate in the front-rear direction. At this time, since the fifth link 317a is always directed to the RCM, the surgical instrument 5 supported by the guide structure 370 or the axis of the surgical instrument 5 always passes through the RCM.
 このように、第1のモータ330aを駆動して、第6のリンク317bを回動させることにより、術具5は、RCMを中心に前後方向へ回動可能になっている。なお、術具5が前後方向にのみ回動する際には、アーム部310の複数の平行リンクは、特定のリンク構成平面内に存在したままで、リンク構成平面に沿って変形する。 In this way, by driving the first motor 330a and rotating the sixth link 317b, the surgical instrument 5 can be rotated in the front-rear direction around the RCM. In addition, when the surgical instrument 5 rotates only in the front-rear direction, the plurality of parallel links of the arm portion 310 are deformed along the link configuration plane while remaining in the specific link configuration plane.
 第2のリンク(第3の駆動リンク)313は、ユニバーサルジョイント340bを介して第3のモータ330cに連結されている。第3のモータ330cを駆動することにより、ユニバーサルジョイント340bの基部340baが軸回転し、アーム部310の姿勢にかかわらず、第2のリンク313が、ユニバーサルジョイント340bの基部340baを中心に回動する。これにより、第1のリンク311を介して第2のリンク313に連結された支持部350の位置が変化させられ、支持部350に支持された術具5は、RCMを通る直線に沿って直進運動を行う。 The second link (third drive link) 313 is connected to the third motor 330c via the universal joint 340b. By driving the third motor 330c, the base 340ba of the universal joint 340b rotates about the axis, and the second link 313 rotates around the base 340ba of the universal joint 340b regardless of the posture of the arm 310. . As a result, the position of the support portion 350 connected to the second link 313 via the first link 311 is changed, and the surgical instrument 5 supported by the support portion 350 goes straight along a straight line passing through the RCM. Do exercise.
 第7のリンク(第2の駆動リンク)317cは、関節部360iを介して第2の駆動軸345に回動自在に連結されている。第2のモータ330bを駆動し、第2の駆動軸345を軸回転させると、各リンクは、第2の駆動軸345の軸線を中心に左右方向に回動する。第6のリンク317bがユニバーサルジョイント340aを介して第1のモータ330aに連結され、第2のリンク313がユニバーサルジョイント340bを介して第3のモータ330cに連結されていることから、各リンクが干渉することなく、左右方向に回動することができる。このとき、ガイド構造370のガイド孔371と、当該ガイド孔371に保持された術具5とは、相対回転するため、各リンクの動作が阻害されることがない。 The seventh link (second drive link) 317c is rotatably connected to the second drive shaft 345 via the joint portion 360i. When the second motor 330 b is driven and the second drive shaft 345 is rotated, each link rotates in the left-right direction around the axis of the second drive shaft 345. Since the sixth link 317b is connected to the first motor 330a via the universal joint 340a and the second link 313 is connected to the third motor 330c via the universal joint 340b, each link interferes. It is possible to turn left and right without doing. At this time, since the guide hole 371 of the guide structure 370 and the surgical instrument 5 held in the guide hole 371 rotate relative to each other, the operation of each link is not hindered.
 このように、第2のモータ330bを駆動させることにより、リンク構成平面の傾きが第2の駆動軸345を中心に左右方向に変化する。ガイド構造370のガイド孔371の軸線は、常にRCMに向けられることから、アーム部310の姿勢にかかわらず、術具5、あるいは、術具5の軸線は、常にRCMを通過する。 In this way, by driving the second motor 330b, the inclination of the link configuration plane changes in the left-right direction around the second drive shaft 345. Since the axis of the guide hole 371 of the guide structure 370 is always directed to the RCM, the surgical instrument 5 or the axis of the surgical instrument 5 always passes through the RCM regardless of the posture of the arm unit 310.
 第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1では、第3のモータ30bが、第1のモータ30aと第2のモータ30cとの間に設けられており、術具5の直進運動の可動域を大きくするためには、ひし形構造を構成する第4のリンク15a及び第7のリンク17aを長くする必要がある。このため、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1を小型化しようとすると、術具5の上下動の可動域も減らさざるを得なくなる。これに対して、第2の実施の形態にかかる支持アーム装置305では、術具5を上下動させるためのひし形構造が省略され、RCMから最も離れた位置に設けられた第3のモータ330cにより、術具5の位置が上下動する。これにより、支持アーム装置305を小型化しても、比較的大きな可動域を確保することができる。 In the support arm device 1 according to the first embodiment, the third motor 30b is provided between the first motor 30a and the second motor 30c, and the movable range of the linear movement of the surgical instrument 5 is provided. In order to increase the length, it is necessary to lengthen the fourth link 15a and the seventh link 17a constituting the rhombus structure. For this reason, if it is going to reduce in size the support arm apparatus 1 concerning 1st Embodiment, the movable range of the vertical motion of the surgical instrument 5 will also be reduced. In contrast, in the support arm device 305 according to the second embodiment, the rhombus structure for moving the surgical instrument 5 up and down is omitted, and the third motor 330c provided at the position farthest from the RCM is used. The position of the surgical instrument 5 moves up and down. Thereby, even if the support arm device 305 is downsized, a relatively large movable range can be secured.
 <2-2.アーム部の姿勢>
 ここまで、本実施形態にかかる支持アーム装置305の構成について説明した。次に、支持アーム装置305のアーム部310が取り得る種々の姿勢について説明する。図28~図32は、ピボット運動及び直進運動を行うアーム部310の姿勢の例を示している。図28~図32には、図27のアーム部310の姿勢(基本姿勢)との比較を容易にするために、図27のアーム部310の姿勢を表す仮想線が示されている。図27においては、術具5が後方に倒れた状態で支持され、かつ、術具5の先端部分がRCM内に進入した状態となっている。
<2-2. Arm position>
Up to this point, the configuration of the support arm device 305 according to the present embodiment has been described. Next, various postures that the arm unit 310 of the support arm device 305 can take will be described. FIG. 28 to FIG. 32 show examples of postures of the arm unit 310 that performs the pivoting motion and the rectilinear motion. 28 to 32, virtual lines representing the posture of the arm unit 310 of FIG. 27 are shown to facilitate comparison with the posture (basic posture) of the arm unit 310 of FIG. In FIG. 27, the surgical instrument 5 is supported in a state of being tilted backward, and the distal end portion of the surgical instrument 5 has entered the RCM.
 図28は、図27の状態から、第3のモータ330cを図示の時計回りに回転させた場合のアーム部310の姿勢を示している。この場合、第2のリンク313がユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線を中心に、図示の時計回りに回動し、第1のリンク311、及び、第1のリンク311に連結された支持部350が上方に押し上げられる。その結果、術具5は、基本姿勢と同じ傾きを維持したままで、RCMを通る直線に沿って上昇している。 FIG. 28 shows the posture of the arm unit 310 when the third motor 330c is rotated clockwise as shown in the state of FIG. In this case, the second link 313 rotates about the axis of the base portion 340ba of the universal joint 340b in the clockwise direction in the figure, and the first link 311 and the support portion 350 connected to the first link 311 are provided. Is pushed upward. As a result, the surgical instrument 5 rises along a straight line passing through the RCM while maintaining the same inclination as the basic posture.
 図29は、図27の状態から、第1のモータ330aを図示の反時計回りに回転させた場合のアーム部310の姿勢を示している。この場合、第6のリンク317bがユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線を中心に、図示の反時計回りに回動する。これに伴って、第3のリンク315a及び第4のリンク315bが支持アーム装置305の設置面に平行な状態を維持したままで、アーム部310が前方に回動する。その結果、術具5は、RCMを中心として前方に回動している。 FIG. 29 shows the posture of the arm unit 310 when the first motor 330a is rotated counterclockwise from the state shown in FIG. In this case, the sixth link 317b rotates counterclockwise as illustrated around the axis of the base 340aa of the universal joint 340a. Accordingly, the arm portion 310 rotates forward while the third link 315a and the fourth link 315b are maintained parallel to the installation surface of the support arm device 305. As a result, the surgical instrument 5 is rotated forward about the RCM.
 図30は、図27の状態から、第1のモータ330aを図示の時計回りに回転させ、かつ、第3のモータ330cを図示の時計回りに回転させた場合のアーム部310の姿勢を示している。この場合、第1のモータ330aの駆動により、第6のリンク317bがユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線を中心に、図示の時計回りに回動する。また、第3のモータ330cの駆動により、第2のリンク313がユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線を中心に、図示の時計回りに回動する。これに伴って、第3のリンク315a及び第4のリンク315bが支持アーム装置305の設置面に平行な状態を維持したままで、アーム部310が後方に回動し、かつ、第1のリンク311、及び第1のリンク311に連結された支持部350が上方に押し上げられる。その結果、術具5は、RCMを中心として後方に回動しつつ、上昇している。 FIG. 30 shows the posture of the arm unit 310 when the first motor 330a is rotated clockwise as shown in FIG. 27 and the third motor 330c is rotated clockwise as shown in FIG. Yes. In this case, by driving the first motor 330a, the sixth link 317b rotates in the clockwise direction in the figure about the axis of the base 340aa of the universal joint 340a. Further, by driving the third motor 330c, the second link 313 rotates around the axis of the base 340ba of the universal joint 340b in the clockwise direction in the figure. Accordingly, the third link 315a and the fourth link 315b maintain the state parallel to the installation surface of the support arm device 305, the arm unit 310 rotates backward, and the first link 311 and the support portion 350 connected to the first link 311 are pushed upward. As a result, the surgical instrument 5 is raised while rotating backward about the RCM.
 図31は、図27の状態から、第1のモータ330aを図示の時計回りに回転させ、かつ、第3のモータ330cを図示の反時計回りに回転させた場合のアーム部310の姿勢を示している。この場合、第1のモータ330aの駆動により、第6のリンク317bがユニバーサルジョイント340aの基部340aaの軸線を中心に、図示の時計回りに回動する。また、第3のモータ330cの駆動により、第2のリンク313がユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線を中心に、図示の反時計回りに回動する。これに伴って、第3のリンク315a及び第4のリンク315bが支持アーム装置305の設置面に平行な状態を維持したままで、アーム部310が後方に回転し、かつ、第1のリンク311及び第1のリンク311に連結された支持部350が下方に押し下げられる。その結果、術具5は、RCMを中心として後方に回動しつつ、下降している。このとき、第3のモータ330cに連結されたユニバーサルジョイント340bの回動部340bbが基部340baに対して回動することによって、アーム部310を構成するリンク同士の干渉が避けられている。 FIG. 31 shows the posture of the arm unit 310 when the first motor 330a is rotated clockwise as shown in FIG. 27 and the third motor 330c is rotated counterclockwise as shown in FIG. ing. In this case, by driving the first motor 330a, the sixth link 317b rotates in the clockwise direction in the figure about the axis of the base 340aa of the universal joint 340a. Further, by driving the third motor 330c, the second link 313 rotates counterclockwise as shown in the figure about the axis of the base 340ba of the universal joint 340b. Accordingly, the third link 315a and the fourth link 315b maintain the state parallel to the installation surface of the support arm device 305, the arm unit 310 rotates backward, and the first link 311 And the support part 350 connected with the 1st link 311 is pushed down below. As a result, the surgical instrument 5 is lowered while rotating backward about the RCM. At this time, the rotation part 340bb of the universal joint 340b connected to the third motor 330c rotates with respect to the base part 340ba, thereby avoiding interference between the links constituting the arm part 310.
 図32は、図27の状態から、第2のモータ330bを図示の時計回りに回転させ、かつ、第3のモータ330cを図示の反時計回りに回転させた場合のアーム部310の姿勢を示している。この場合、第2のモータ330bの駆動により、第7のリンク317cが第2の駆動軸345の軸線を中心に、図示の時計回りに回動する。また、第3のモータ330cの駆動により、第2のリンク313がユニバーサルジョイント340bの基部340baの軸線を中心に、図示の反時計回りに回動する。これに伴って、リンク構成平面が左方向に傾くように、アーム部310が、第2の駆動軸345の軸線を中心に回動し、第1のリンク311及び第1のリンク311に連結された支持部350が下方に押し下げられる。その結果、術具5は、RCMを中心として左方向に回動しつつ、下降している。このとき、第1のモータ330aに連結されたユニバーサルジョイント340aの回動部340abが基部340aaに対して回動し、かつ、第3のモータ330cに連結されたユニバーサルジョイント340bの回動部340bbが基部340baに対して回動することによって、アーム部310を構成するリンク同士の干渉が避けられている。 FIG. 32 shows the posture of the arm portion 310 when the second motor 330b is rotated clockwise as shown in FIG. 27 and the third motor 330c is rotated counterclockwise as shown in FIG. ing. In this case, the seventh link 317c rotates around the axis of the second drive shaft 345 in the clockwise direction in the figure by driving the second motor 330b. Further, by driving the third motor 330c, the second link 313 rotates counterclockwise as shown in the figure about the axis of the base 340ba of the universal joint 340b. Along with this, the arm portion 310 rotates around the axis of the second drive shaft 345 and is connected to the first link 311 and the first link 311 so that the link constituting plane is inclined leftward. The support portion 350 is pushed downward. As a result, the surgical instrument 5 is lowered while rotating leftward about the RCM. At this time, the rotating part 340ab of the universal joint 340a connected to the first motor 330a rotates with respect to the base part 340aa, and the rotating part 340bb of the universal joint 340b connected to the third motor 330c By rotating with respect to the base portion 340ba, interference between the links constituting the arm portion 310 is avoided.
 以上例示したように、本実施形態にかかる支持アーム装置305は、第1のモータ330a、第2のモータ330b、及び、第3のモータ330cをそれぞれ駆動させ、アーム部310の姿勢を制御することにより、術具5を、RCMを中心にピボット運動させるとともに、RCMを通る直線に沿って直進運動させることができる。上述した点以外の構成は、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1と同様に構成することができる。 As exemplified above, the support arm device 305 according to the present embodiment drives the first motor 330a, the second motor 330b, and the third motor 330c, respectively, and controls the posture of the arm unit 310. As a result, the surgical instrument 5 can be pivoted about the RCM and linearly moved along a straight line passing through the RCM. Configurations other than those described above can be configured in the same manner as the support arm device 1 according to the first embodiment.
 <2-3.まとめ>
 以上説明したように、本実施形態にかかる支持アーム装置305によっても、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態にかかる支持アーム装置305では、第3のモータ330cを、RCMから最も離れた位置に配置し、比較的簡易なリンク構造によって、術具5のピボット運動及び直進運動を可能にしている。これにより、直進運動の可動域を大きく維持しつつ、支持アーム装置305を小型化することができる。
<2-3. Summary>
As described above, the support arm device 305 according to the present embodiment can provide the same effects as those of the support arm device according to the first embodiment. Further, in the support arm device 305 according to the present embodiment, the third motor 330c is arranged at a position farthest from the RCM, and the pivotal movement and the rectilinear movement of the surgical instrument 5 are enabled by a relatively simple link structure. ing. As a result, the support arm device 305 can be reduced in size while maintaining a large range of motion for linear movement.
 また、本実施形態にかかる支持アーム装置305において、アーム部310は、アーム部310を前後方向に回転させる第1のモータ330a、及び、術具5を上下方向に移動させる第3のモータ330cに対して、ユニバーサルジョイント340a,340bを介して連結されている。したがって、アーム部310の姿勢を変化させる際に、各リンクの回転が阻害されることがなく、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置に比べて部品点数が少なくなって、支持アーム装置305のさらなる小型化を実現することができる。 In the support arm device 305 according to the present embodiment, the arm unit 310 includes a first motor 330a that rotates the arm unit 310 in the front-rear direction and a third motor 330c that moves the surgical instrument 5 in the vertical direction. On the other hand, it is connected via universal joints 340a and 340b. Accordingly, when the posture of the arm unit 310 is changed, the rotation of each link is not hindered, and the number of parts is reduced as compared with the support arm device according to the first embodiment. Further downsizing can be realized.
<<3.第3の実施の形態>>
 次に、本開示の第3の実施の形態にかかる支持アーム装置について説明する。第1の実施の形態及び第2の実施の形態にかかる支持アーム装置では、術具等の治具、あるいは、治具の軸線がRCMを通過するようにピボット運動及び直進運動が行われるが、本実施形態にかかる支持アーム装置では、治具、あるいは、治具の軸線が所定の軸線に交差するように回転運動及び直進運動が行われる。以下、主として、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1と異なる部分について説明する。
<< 3. Third Embodiment >>
Next, a support arm device according to a third embodiment of the present disclosure will be described. In the support arm device according to the first embodiment and the second embodiment, the pivot movement and the straight movement are performed so that the jig such as a surgical instrument or the axis of the jig passes through the RCM. In the support arm device according to the present embodiment, the rotary motion and the straight motion are performed so that the jig or the axis of the jig intersects a predetermined axis. The following description will mainly focus on the differences from the support arm device 1 according to the first embodiment.
 <3-1.支持アーム装置の構成>
 図33は、本実施形態にかかる支持アーム装置401の一構成例を示す斜視図である。支持アーム装置401は、図2に示す第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1のうち、第2のリンク11b、第3のリンク13、及び、ガイド構造35を省略した装置である。かかる支持アーム装置401のアーム部410は、第1のリンク11a、第10のリンク19、第4のリンク15a、及び、第5のリンク15bにより形成される平行四辺形構造と、第7のリンク17a、第8のリンク17b、及び、第10のリンク19により形成される平行四辺形構造と、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a、及び、第9のリンク17cにより形成されるひし形構造とを含む。
<3-1. Configuration of Support Arm Device>
FIG. 33 is a perspective view illustrating a configuration example of the support arm device 401 according to the present embodiment. The support arm device 401 is a device in which the second link 11b, the third link 13, and the guide structure 35 are omitted from the support arm device 1 according to the first embodiment shown in FIG. The arm portion 410 of the support arm device 401 includes a parallelogram structure formed by the first link 11a, the tenth link 19, the fourth link 15a, and the fifth link 15b, and a seventh link. The parallelogram structure formed by 17a, the eighth link 17b, and the tenth link 19, the fourth link 15a, the sixth link 15c, the seventh link 17a, and the ninth link 17c. And a rhombus structure.
 かかる支持アーム装置401では、アーム部410の姿勢にかかわらず、第1のリンク11aは、支持アーム装置401の設置面に平行な状態で維持される。また、第2のリンク、第3のリンク、及び、ガイド構造が省略されていることから、第1のリンク11aが前後方向に移動する際には、支持部450の傾きが変わることなく、支持部450は前後方向に移動する。したがって、支持部450の軸線は、常に、一点(RCM)ではなく、前後方向に延びる軸線Aに向けられる。かかる軸線Aは、第2の駆動軸31cの回転軸Ax_m2と一致し得る。 In the support arm device 401, the first link 11 a is maintained in a state parallel to the installation surface of the support arm device 401 regardless of the posture of the arm unit 410. In addition, since the second link, the third link, and the guide structure are omitted, when the first link 11a moves in the front-rear direction, the support 450 is not changed in inclination, and the support is not changed. The part 450 moves in the front-rear direction. Therefore, the axis of the support portion 450 is always directed to the axis A extending in the front-rear direction, not a single point (RCM). The axis A can coincide with the rotation axis Ax_m2 of the second drive shaft 31c.
 また、支持アーム装置401において、第1のリンク11aと、治具を支持する支持部450とは、所定の角度で保持されるように固定される。図33に示した支持アーム装置401の例では、支持部450は、第1のリンク11aに対して90°を成すように固定されている。したがって、支持部450の軸線は、常に、軸線Aに対して直交する。 In the support arm device 401, the first link 11a and the support portion 450 that supports the jig are fixed so as to be held at a predetermined angle. In the example of the support arm device 401 shown in FIG. 33, the support portion 450 is fixed so as to form 90 ° with respect to the first link 11a. Therefore, the axis of the support portion 450 is always orthogonal to the axis A.
 <3-2.アーム部の姿勢>
 次に、支持アーム装置401のアーム部410が取り得る種々の姿勢について説明する。図34~図40は、所定の軸線Aを中心とする支持部450の回転運動、及び、軸線Aを通る直線に沿った支持部450の直進運動を行うアーム部410の姿勢の例を示している。図34~図40には、図33のアーム部410の姿勢(基本姿勢)との比較を容易にするために、図33のアーム部410の姿勢を表す仮想線が示されている。図33においては、支持部450の軸線が、比較的後方側で軸線Aに直交する状態となっている。
<3-2. Arm position>
Next, various postures that the arm portion 410 of the support arm device 401 can take will be described. 34 to 40 show examples of the posture of the arm portion 410 that performs the rotational motion of the support portion 450 around the predetermined axis A and the rectilinear motion of the support portion 450 along the straight line passing through the axis A. Yes. 34 to 40 show virtual lines representing the posture of the arm unit 410 in FIG. 33 in order to facilitate comparison with the posture (basic posture) of the arm unit 410 in FIG. In FIG. 33, the axis of the support portion 450 is in a state perpendicular to the axis A on the relatively rear side.
 図34は、図33の状態から、第2のモータ30cを右方向に回転させ、かつ、第3のモータ30bを図示の反時計回りに回転させた場合のアーム部410の姿勢を示している。この場合、第3のモータ30bの駆動により、第6のリンク15cが第3の駆動軸31bを中心に反時計回りに回動し、第4のリンク15a及び第5のリンク15bは、平行な状態を保ったままで、前方に傾けられる。したがって、支持部450が固定された第1のリンク11aは、前方に移動しつつ、軸線Aに近づけられる。また、第2のモータ30cの駆動により、リンク構成平面が第2の駆動軸30cを中心に右方向に回動し、支持部450の軸線が右方向に傾けられる。これにより、支持部450は右方向に傾きつつ前方に移動し、支持部450の先端が軸線Aに近づけられる。 FIG. 34 shows the posture of the arm portion 410 when the second motor 30c is rotated rightward and the third motor 30b is rotated counterclockwise as shown in FIG. . In this case, by driving the third motor 30b, the sixth link 15c rotates counterclockwise around the third drive shaft 31b, and the fourth link 15a and the fifth link 15b are parallel to each other. Tilt forward while keeping state. Therefore, the first link 11a to which the support portion 450 is fixed is moved closer to the axis A while moving forward. Further, by driving the second motor 30c, the link constituting plane is rotated rightward about the second drive shaft 30c, and the axis of the support portion 450 is inclined rightward. As a result, the support portion 450 moves forward while tilting in the right direction, and the tip of the support portion 450 is brought closer to the axis A.
 図35及び図36は、図34の状態から、第1のモータ30a及び第3のモータ30bをさらに図示の反時計回りに徐々に回転させた場合のアーム部410の姿勢を示している。この場合、支持部450は、支持部450の軸線が、軸線Aに直交する状態を維持したまま、少しずつ前方に移動する。 35 and 36 show the posture of the arm unit 410 when the first motor 30a and the third motor 30b are further gradually rotated counterclockwise as shown in the state of FIG. In this case, the support portion 450 moves forward little by little while maintaining the state where the axis of the support portion 450 is orthogonal to the axis A.
 図37は、図34の状態から、第1のモータ30aを図示の反時計回りに回転させた場合のアーム部410の姿勢を示している。この場合、第8のリンク17bが第1の駆動軸31aを中心に図示の反時計回りに回動し、アーム部410が前方に回動する。このとき、第3の駆動軸31bに連結された第6のリンク15cは回動しないために、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a、及び、第9のリンク17cにより構成されるひし形構造は、縦に延びる。これにより、第1のリンク11aは、前方に移動しつつ、軸線Aから離され、これに伴って、支持部450は前方に移動しつつ、支持部450の先端が軸線Aから遠ざけられる。 FIG. 37 shows the posture of the arm portion 410 when the first motor 30a is rotated counterclockwise from the state shown in FIG. In this case, the eighth link 17b rotates about the first drive shaft 31a counterclockwise as illustrated, and the arm portion 410 rotates forward. At this time, since the sixth link 15c connected to the third drive shaft 31b does not rotate, the fourth link 15a, the sixth link 15c, the seventh link 17a, and the ninth link 17c. The rhombus structure constituted by extends vertically. Thereby, the first link 11a moves away from the axis A while moving forward, and accordingly, the support portion 450 moves forward and the tip of the support portion 450 is moved away from the axis A.
 図38は、図34の状態から、第3のモータ30bを図示の反時計回りに回転させた場合のアーム部410の姿勢を示している。この場合、第6のリンク15cが第3の駆動軸31bを中心に反時計回りに回動し、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a、及び、第9のリンク17cにより構成されるひし形構造は、横に延びつつ、縦方向に縮む。このとき、第4のリンク15a及び第5のリンク15bは、平行な状態を保ったまま前方に傾けられる。これにより、第1のリンク11aは、前方に移動しつつ、軸線Aに近づけられ、これに伴って、支持部450は前方に移動しつつ、支持部450の先端が軸線Aに近づけられる。 FIG. 38 shows the posture of the arm portion 410 when the third motor 30b is rotated counterclockwise as shown in the state of FIG. In this case, the sixth link 15c rotates counterclockwise around the third drive shaft 31b, and the fourth link 15a, the sixth link 15c, the seventh link 17a, and the ninth link The rhombus structure composed of 17c extends horizontally and contracts in the vertical direction. At this time, the fourth link 15a and the fifth link 15b are tilted forward while maintaining a parallel state. As a result, the first link 11 a moves closer to the axis A while moving forward, and accordingly, the support portion 450 moves forward and the tip of the support portion 450 approaches the axis A.
 図39は、図36の状態から、第3のモータ30bを図示の反時計回りに回転させ、かつ、第2のモータ30cを左方向に回転させた場合のアーム部410の姿勢を示している。この場合、第3のモータ30bの駆動により、第6のリンク15cが第3の駆動軸31bを中心に反時計回りに回動し、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a、及び、第9のリンク17cにより構成されるひし形構造は、横に延びつつ、縦方向に縮む。このとき、第4のリンク15a及び第5のリンク15bは、平行な状態を保ったまま前方に傾けられる。これにより、第1のリンク11aは、前方に移動しつつ、軸線Aに近づけられる。また、第2のモータ30cの駆動により、リンク構成平面が第2の駆動軸30cを中心に左方向に回動し、支持部450の軸線が左方向に傾けられる。これにより、支持部450は左方向に傾きつつ、支持部450の先端が軸線Aに近づけられる。 FIG. 39 shows the posture of the arm portion 410 when the third motor 30b is rotated counterclockwise as shown in FIG. 36 and the second motor 30c is rotated leftward. . In this case, by driving the third motor 30b, the sixth link 15c rotates counterclockwise around the third drive shaft 31b, and the fourth link 15a, the sixth link 15c, the seventh link The rhombus structure constituted by the link 17a and the ninth link 17c extends in the horizontal direction and contracts in the vertical direction. At this time, the fourth link 15a and the fifth link 15b are tilted forward while maintaining a parallel state. Accordingly, the first link 11a is moved closer to the axis A while moving forward. Further, by driving the second motor 30c, the link constituting plane is rotated leftward about the second drive shaft 30c, and the axis of the support portion 450 is tilted leftward. Thereby, the tip of the support part 450 is brought close to the axis A while the support part 450 is inclined leftward.
 図40は、図39の状態から、第1のモータ30a及び第3のモータ30bをそれぞれ図示の時計回りに回転させた場合のアーム部410の姿勢を示している。この場合、第1のモータ30aの駆動により、第8のリンク17bが第1の駆動軸31aを中心に時計回りに回動し、アーム部410が後方に移動する。また、第3のモータ30bの駆動により、第6のリンク15cが第3の駆動軸31bを中心に時計回りに回動するため、第4のリンク15a、第6のリンク15c、第7のリンク17a、及び、第9のリンク17cにより構成されるひし形構造は、その形状を維持したまま、後方に回動する。これにより、第1のリンク11aは、後方に移動し、これに伴って、支持部450は後方に移動する。 FIG. 40 shows the posture of the arm portion 410 when the first motor 30a and the third motor 30b are rotated clockwise as shown in the state of FIG. In this case, the 8th link 17b rotates clockwise centering on the 1st drive shaft 31a by the drive of the 1st motor 30a, and the arm part 410 moves back. In addition, since the sixth link 15c rotates clockwise around the third drive shaft 31b by driving the third motor 30b, the fourth link 15a, the sixth link 15c, and the seventh link. The rhombus structure constituted by 17a and the ninth link 17c rotates backward while maintaining its shape. Thereby, the 1st link 11a moves back, and the support part 450 moves back in connection with this.
 以上例示したように、本実施形態にかかる支持アーム装置401は、第1のモータ30a、第2のモータ30c、及び、第3のモータ30bをそれぞれ駆動させ、アーム部410の姿勢を制御することにより、支持部450を、軸線Aを中心に回転運動させるとともに、支持部450の軸線が軸線Aを通るように直進運動させることができる。本実施形態にかかる支持アーム装置401は、例えば、図33~図40に示したように、軸線Aを中心とする、略円柱状の対象物Xの外周面に対して様々な角度からアプローチする動作に適用することができる。 As illustrated above, the support arm device 401 according to the present embodiment drives the first motor 30a, the second motor 30c, and the third motor 30b, respectively, and controls the posture of the arm unit 410. As a result, the support portion 450 can be rotated about the axis A, and can be linearly moved so that the axis of the support 450 passes through the axis A. For example, as shown in FIGS. 33 to 40, the support arm device 401 according to the present embodiment approaches the outer peripheral surface of the substantially columnar object X around the axis A from various angles. Can be applied to operation.
 <3-3.まとめ>
 以上説明したように、本実施形態にかかる支持アーム装置401は、アーム部410の姿勢を変化させることにより、アーム部410に支持される治具を、所定の軸線Aを中心に回転運動させつつ、治具の軸線が軸線Aを通るように直進運動させることができる。かかる支持アーム装置401によっても、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1と同様の効果を得ることができる。
<3-3. Summary>
As described above, the support arm device 401 according to the present embodiment changes the posture of the arm unit 410 to rotate the jig supported by the arm unit 410 about the predetermined axis A. The jig can be moved straight so that the axis of the jig passes through the axis A. Also by this support arm device 401, the same effect as the support arm device 1 according to the first embodiment can be obtained.
 なお、本実施形態にかかる支持アーム装置401の例では、第1のリンク11aに対して90°を成すように支持部450を固定していたが、支持部450と第1のリンク11aとが所望の角度を成すように固定されてもよい。支持部450と第1のリンク11aとを適宜の角度で保持することによって、所定の対象物に対して適宜の角度を維持した状態でアプローチすることができる。 In the example of the support arm device 401 according to the present embodiment, the support portion 450 is fixed so as to form 90 ° with respect to the first link 11a. However, the support portion 450 and the first link 11a are connected to each other. It may be fixed to form a desired angle. By holding the support portion 450 and the first link 11a at an appropriate angle, it is possible to approach a predetermined object while maintaining the appropriate angle.
<<4.第4の実施の形態>>
 次に、本開示の第4の実施の形態にかかる支持アーム装置について説明する。第1の実施の形態及び第2の実施の形態にかかる支持アーム装置では、術具等の治具、あるいは、治具の軸線がRCMを通過するようにピボット運動及び直進運動が行われるが、本実施形態にかかる支持アーム装置では、治具の軸線がRCMを通過するピボット運動のみが行われ得る。以下、主として、第2の実施の形態にかかる支持アーム装置305と異なる部分について説明する。
<< 4. Fourth embodiment >>
Next, a support arm device according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described. In the support arm device according to the first embodiment and the second embodiment, the pivot movement and the straight movement are performed so that the jig such as a surgical instrument or the axis of the jig passes through the RCM. In the support arm device according to the present embodiment, only the pivot movement in which the axis of the jig passes through the RCM can be performed. In the following, a description will be given mainly of parts different from the support arm device 305 according to the second embodiment.
 <4-1.支持アーム装置の構成>
 図41は、本実施形態にかかる支持アーム装置501の一構成例を示す斜視図である。支持アーム装置501は、図27に示す第2の実施の形態にかかる支持アーム装置305のうち、第1のリンク311、第2のリンク313、ガイド構造370、及び、第3のモータ330cを省略した装置である。かかる支持アーム装置501において、例えば、第5のリンク317aが、術具等の治具を支持する支持部とされてもよい。
<4-1. Configuration of Support Arm Device>
FIG. 41 is a perspective view showing a configuration example of the support arm device 501 according to the present embodiment. The support arm device 501 omits the first link 311, the second link 313, the guide structure 370, and the third motor 330c in the support arm device 305 according to the second embodiment shown in FIG. Device. In the support arm device 501, for example, the fifth link 317a may be a support portion that supports a jig such as a surgical instrument.
 かかる支持アーム装置501では、第1のモータ330a及び第2のモータ330bの駆動により、治具が支持される第5のリンク317aの軸線がRCMを通るようにして、第5のリンク317aがRCMを中心に回動させられる。一方、第1のリンク、第2のリンク、ガイド構造、及び、第3のモータが省略されていることから、第5のリンク317aの直進運動は行われない。 In the support arm device 501, the fifth link 317a is moved to the RCM so that the axis of the fifth link 317a on which the jig is supported passes through the RCM by driving the first motor 330a and the second motor 330b. Can be turned around. On the other hand, since the first link, the second link, the guide structure, and the third motor are omitted, the straight movement of the fifth link 317a is not performed.
 <4-2.アーム部の姿勢>
 次に、支持アーム装置501のアーム部510が取り得る種々の姿勢について説明する。図42~図45は、RCMを中心とする第5のリンク317aのピボット運動を行うアーム部510の姿勢の例を示している。図42~図45には、図41のアーム部510の姿勢(基本姿勢)との比較を容易にするために、図41のアーム部510の姿勢を表す仮想線が示されている。
<4-2. Arm position>
Next, various postures that the arm portion 510 of the support arm device 501 can take will be described. 42 to 45 show examples of the posture of the arm unit 510 that performs the pivot movement of the fifth link 317a around the RCM. 42 to 45, virtual lines representing the posture of the arm unit 510 of FIG. 41 are shown in order to facilitate comparison with the posture (basic posture) of the arm unit 510 of FIG.
 図42は、図41の状態から、第1のモータ330aを図示の反時計回りに回転させ、第2のモータ330bを左方向に回転させた場合のアーム部510の姿勢を示している。この場合、第3のリンク315a及び第4のリンク315bが平行な状態で維持されたまま、アーム部510は、左方向に回動しつつ、前方に回動する。これにより、第5のリンク317aが、RCMを中心に左方向に回動しつつ、前方に傾けられている。 FIG. 42 shows the posture of the arm unit 510 when the first motor 330a is rotated counterclockwise as shown in FIG. 41 and the second motor 330b is rotated leftward from the state shown in FIG. In this case, while the third link 315a and the fourth link 315b are maintained in a parallel state, the arm portion 510 rotates forward while rotating leftward. Accordingly, the fifth link 317a is tilted forward while rotating leftward about the RCM.
 図43は、図42の状態から、第1のモータ330aを図示の時計回りに回転させた場合のアーム部510の姿勢を示している。この場合、第3のリンク315a及び第4のリンク315bが平行な状態で維持されたまま、アーム部510は、後方に回動する。これにより、第5のリンク317aが、RCMを中心に後方に傾けられている。 FIG. 43 shows the posture of the arm unit 510 when the first motor 330a is rotated clockwise as shown in the state of FIG. In this case, the arm unit 510 rotates backward while the third link 315a and the fourth link 315b are maintained in a parallel state. As a result, the fifth link 317a is tilted backward about the RCM.
 図44は、図43の状態から、第2のモータ330bを右方向に回転させた場合のアーム部510の姿勢を示している。この場合、アーム部510は、右方向に傾けられる。これにより、第5のリンク317aが、RCMを中心に右方向に傾けられている。このとき、第6のリンク317bは、ユニバーサルジョイント340aを介して第1のモータ330aの出力軸に連結されているために、第6のリンク317bの回転動作が妨げられることがない。 FIG. 44 shows the posture of the arm unit 510 when the second motor 330b is rotated rightward from the state of FIG. In this case, the arm unit 510 is tilted to the right. As a result, the fifth link 317a is tilted rightward about the RCM. At this time, since the sixth link 317b is connected to the output shaft of the first motor 330a via the universal joint 340a, the rotation operation of the sixth link 317b is not hindered.
 図45は、図41の状態から、第2のモータ330bを左方向に回転させた場合のアーム部510の姿勢を示している。この場合、アーム部510は、左方向に傾けられる。これにより、第5のリンク317aが、RCMを中心に左方向に傾けられている。このとき、第6のリンク317bは、ユニバーサルジョイント340aを介して第1のモータ330aの出力軸に連結されているために、第6のリンク317bの回転動作が妨げられることがない。 FIG. 45 shows the posture of the arm 510 when the second motor 330b is rotated leftward from the state of FIG. In this case, the arm portion 510 is tilted leftward. As a result, the fifth link 317a is inclined leftward about the RCM. At this time, since the sixth link 317b is connected to the output shaft of the first motor 330a via the universal joint 340a, the rotation operation of the sixth link 317b is not hindered.
 以上例示したように、本実施形態にかかる支持アーム装置501は、第1のモータ330a及び第2のモータ330bをそれぞれ駆動させ、アーム部510の姿勢を変化させることにより、術具等の治具が支持される第5のリンク317aを、RCMを中心にピボット動作させることができる。本実施形態にかかる支持アーム装置501は、例えば、図42~図45に示したように、RCMを中心とする球面Yに対して様々な角度からアプローチする動作に適用することができる。 As exemplified above, the support arm device 501 according to the present embodiment drives the first motor 330a and the second motor 330b, respectively, and changes the posture of the arm unit 510, thereby allowing a jig such as a surgical tool to be used. The fifth link 317a on which is supported can be pivoted about the RCM. For example, as shown in FIGS. 42 to 45, the support arm device 501 according to the present embodiment can be applied to an operation of approaching the spherical surface Y centered on the RCM from various angles.
 <4-3.まとめ>
 以上説明したように、本実施形態にかかる支持アーム装置501は、アーム部510の姿勢を変化させることにより、アーム部510に支持される治具を、RCMを中心にピボット運動させることができる。かかる支持アーム装置501によっても、第1の実施の形態にかかる支持アーム装置1と同様の効果を得ることができる。
<4-3. Summary>
As described above, the support arm device 501 according to the present embodiment can pivot the jig supported by the arm unit 510 around the RCM by changing the posture of the arm unit 510. Also by this support arm device 501, the same effect as the support arm device 1 according to the first embodiment can be obtained.
 以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the technical scope of the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present disclosure can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that it belongs to the technical scope of the present disclosure.
 例えば、上記第1の実施の形態にかかる支持アーム装置において、第1のリンク11a及び第2のリンク11bの長さが調節可能になっていてもよい。具体的には、第1のリンク11a及び第2のリンク11bが、長さの異なる種々のリンクの中から適宜のリンクを選択して交換可能になっていてもよい。あるいは、第1のリンク11a及び第2のリンク11bが、伸縮可能に構成されていてもよい。これにより、患者の体格等に応じて、RCMの位置を変更することができる。同様に、上記各実施形態にかかる支持アーム装置を構成するリンクの長さがそれぞれ調節可能になっていてもよい。これにより、患者の体格等に応じて、治具をアプローチさせる位置を変更することができる。 For example, in the support arm device according to the first embodiment, the lengths of the first link 11a and the second link 11b may be adjustable. Specifically, the first link 11a and the second link 11b may be exchangeable by selecting an appropriate link from various links having different lengths. Or the 1st link 11a and the 2nd link 11b may be comprised so that expansion-contraction is possible. Thereby, the position of RCM can be changed according to a patient's physique and the like. Similarly, the lengths of the links constituting the support arm device according to each of the above embodiments may be adjustable. Thereby, according to a patient's physique etc., the position which makes a jig approach can be changed.
 また、上記実施形態では、支持アーム装置を医療用支持アーム装置として用いる例を説明したが、支持アーム装置の用途はかかる例に限定されない。支持アーム装置は、産業用途として製造ライン等に設置されて用いられてもよい。例えば、2台の支持アーム装置を用いて、ある製品において、観察又は発見しづらい傷やコンタミ等を観察しやすくなるカメラ及び照明の角度を見つけ出してもよい。この場合、一方の支持アーム装置がカメラを支持し、他方の支持アーム装置が照明装置を支持する。そのうえで、各支持アーム装置の姿勢を様々に変えながら撮影した画像の中から、傷やコンタミ等が見えやすいカメラ及び照明の角度の組み合わせをオペレータ等が見つけ出すことができる。これにより、生産ライン等において、当該角度に合わせて各支持アーム装置のアーム部の姿勢を固定して、製品における傷やコンタミ等の有無の判定を適切に行うことができる。 In the above embodiment, an example in which the support arm device is used as a medical support arm device has been described. However, the use of the support arm device is not limited to such an example. The support arm device may be installed in a production line or the like for industrial use. For example, two support arm devices may be used to find the camera and illumination angles that make it easier to observe scratches, contamination, etc. that are difficult to observe or find in a certain product. In this case, one support arm device supports the camera, and the other support arm device supports the illumination device. In addition, an operator or the like can find a combination of a camera and an illumination angle from which images of flaws and contamination are easily seen from images taken while changing the posture of each support arm device in various ways. Thereby, in a production line or the like, the posture of the arm portion of each support arm device can be fixed in accordance with the angle, and it can be appropriately determined whether there is any damage or contamination in the product.
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的なものではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏し得る。 Further, the effects described in the present specification are merely illustrative or illustrative, and are not limited. That is, the technology according to the present disclosure can exhibit other effects that are apparent to those skilled in the art from the description of the present specification in addition to or instead of the above effects.
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)ベース部に固定され、第1の駆動軸を軸回転させる第1の駆動部と、
 前記ベース部に固定され、第2の駆動軸を軸回転させる第2の駆動部と、
 少なくとも1つの平行リンクを含み、所定の治具を支持するアーム部と、を備え、
 前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部の駆動により、前記アーム部の姿勢を変化させ、前記所定の治具を回転運動させる、支持アーム装置。
(2)前記ベース部に固定され、第3の駆動軸を軸回転させる第3の駆動部をさらに備え、
 前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記第3の駆動部の駆動により、前記アーム部の姿勢を変化させ、前記所定の治具に対して、前記所定の回転運動として遠隔運動中心を中心とするピボット運動を行い、かつ、前記遠隔運動中心を通る直線に沿った直進運動を行う、前記(1)に記載の支持アーム装置。
(3)前記アーム部は、複数の平行リンクを含み、前記複数の平行リンクが、リンク構成平面内に存在する、前記(1)又は(2)に記載の支持アーム装置。
(4)前記アーム部が、前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記第3の駆動部の駆動による可動部分となる一方、前記ベース部は、前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記第3の駆動部の駆動による不動部分となる、前記(2)又は(3)に記載の支持アーム装置。
(5)前記アーム部を構成する第1の駆動リンクと前記第1の駆動軸との間に介在し直交3自由度を構成する第1の直交関節部と、
 前記アーム部を構成する第2の駆動リンクと前記第2の駆動軸との間に介在し直交2自由度を構成する第2の直交関節部と、
 前記アーム部を構成する第3の駆動リンクと前記第3の駆動軸との間に介在し直交3自由度を構成する第3の直交関節部と、
 を備える、前記(2)~(4)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(6)前記第1の駆動軸の軸線と前記第3の駆動軸の軸線とは、互いに平行な平面上に存在する、前記(2)~(5)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(7)前記第1の駆動軸の軸線と前記第3の駆動軸の軸線とは、等間隔平行又は同一軸線上に配置される、前記(6)に記載の支持アーム装置。
(8)前記第2の駆動軸の軸線は、前記第1の駆動軸の軸線及び前記第3の駆動軸の軸線と直交する、前記(6)又は(7)に記載の支持アーム装置。
(9)前記遠隔運動中心が、前記第2の駆動軸の軸線上に存在する、前記(2)~(8)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(10)前記第1の駆動軸及び前記第3の駆動軸を同一方向に軸回転させることにより、前記治具が、前記遠隔運動中心を回転中心として回動する、前記(2)~(9)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(11)前記第1の駆動軸及び前記第3の駆動軸を逆方向に軸回転させることにより、前記治具が、前記遠隔運動中心を通る直線に沿った直進運動を行う、前記(2)~(10)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(12)前記アーム部は、前記直進運動をガイドするリニアブッシュを備える、前記(11)に記載の支持アーム装置。
(13)前記アーム部は、前記遠隔運動中心を通る直線上の1辺を含む平行リンクを含み、前記平行リンクに、前記遠隔運動中心を通る直線に平行な方向に沿って配置され、当該方向に沿って前記リニアブッシュ内を進退動可能なガイドピンが設けられる、前記(12)に記載の支持アーム装置。
(14)前記ガイドピンは、前記第1の駆動軸の軸線又は前記第3の駆動軸の軸線に直交する直線上に配置される、前記(13)に記載の支持アーム装置。
(15)前記遠隔運動中心を通る直線上の1辺を含む平行リンクにおける、前記1辺に交差する2つの辺は、前記第2の駆動軸の軸線に平行な状態を維持しながら移動する、前記(13)又は(14)に記載の支持アーム装置。
(16)前記第2の駆動軸の軸回転により、前記治具が、前記リンク構成平面に交差する方向へ回転する、前記(3)~(15)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(17)前記第1の駆動リンクの前記第1の駆動軸の軸回転方向の回動範囲を規制するストッパを備える、前記(5)~(16)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(18)前記第2の駆動リンクの前記第2の駆動軸の軸回転方向の回動範囲を規制するストッパを備える、前記(5)~(17)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(19)前記治具が、医療用器具である、前記(1)~(18)のいずれか1項に記載の支持アーム装置。
(20)前記治具が、内視鏡、若しくは、患者の生体組織又は医療デバイスを把持するエンドエフェクタである、前記(19)に記載の支持アーム装置。
The following configurations also belong to the technical scope of the present disclosure.
(1) a first drive unit fixed to the base unit and rotating the first drive shaft;
A second drive unit fixed to the base unit and rotating a second drive shaft;
An arm portion including at least one parallel link and supporting a predetermined jig,
A support arm device that changes the posture of the arm unit and rotates the predetermined jig by driving the first driving unit and the second driving unit.
(2) It further includes a third drive unit fixed to the base unit and rotating the third drive shaft.
The posture of the arm unit is changed by driving the first driving unit, the second driving unit, and the third driving unit, and remote movement is performed as the predetermined rotational movement with respect to the predetermined jig. The support arm device according to (1), wherein the support arm device performs a pivoting motion about a center and performs a rectilinear motion along a straight line passing through the remote motion center.
(3) The support arm device according to (1) or (2), wherein the arm unit includes a plurality of parallel links, and the plurality of parallel links exist in a link configuration plane.
(4) The arm portion serves as a movable portion by driving the first drive portion, the second drive portion, and the third drive portion, while the base portion is the first drive portion, The support arm device according to (2) or (3), wherein the support arm device is a non-moving portion by driving the second drive unit and the third drive unit.
(5) a first orthogonal joint portion that is interposed between the first drive link that constitutes the arm portion and the first drive shaft and that constitutes three orthogonal degrees of freedom;
A second orthogonal joint portion that is interposed between a second drive link that constitutes the arm portion and the second drive shaft and that constitutes two orthogonal degrees of freedom;
A third orthogonal joint portion interposed between a third drive link constituting the arm portion and the third drive shaft and constituting orthogonal three degrees of freedom;
The support arm device according to any one of (2) to (4), comprising:
(6) The support arm according to any one of (2) to (5), wherein an axis of the first drive shaft and an axis of the third drive shaft are present on a plane parallel to each other. apparatus.
(7) The support arm device according to (6), wherein the axis of the first drive shaft and the axis of the third drive shaft are arranged at equal intervals in parallel or on the same axis.
(8) The support arm device according to (6) or (7), wherein an axis of the second drive shaft is orthogonal to an axis of the first drive shaft and an axis of the third drive shaft.
(9) The support arm device according to any one of (2) to (8), wherein the remote motion center exists on an axis of the second drive shaft.
(10) By rotating the first drive shaft and the third drive shaft in the same direction, the jig rotates about the remote motion center as the rotation center. The support arm device according to any one of the above.
(11) The jig performs a rectilinear motion along a straight line passing through the remote motion center by rotating the first drive shaft and the third drive shaft in opposite directions. The support arm device according to any one of (10) to (10).
(12) The support arm device according to (11), wherein the arm portion includes a linear bush that guides the linear movement.
(13) The arm portion includes a parallel link including one side on a straight line passing through the remote motion center, and is disposed on the parallel link along a direction parallel to a straight line passing through the remote motion center. The support arm device according to (12), wherein a guide pin capable of moving forward and backward in the linear bush is provided.
(14) The support arm device according to (13), wherein the guide pin is disposed on a straight line orthogonal to the axis of the first drive shaft or the axis of the third drive shaft.
(15) In a parallel link including one side on a straight line passing through the remote motion center, two sides intersecting the one side move while maintaining a state parallel to the axis of the second drive shaft. The support arm device according to (13) or (14).
(16) The support arm device according to any one of (3) to (15), wherein the jig rotates in a direction intersecting the link configuration plane by rotating the second drive shaft. .
(17) The support arm device according to any one of (5) to (16), further including a stopper that restricts a rotation range of the first drive shaft in the axial rotation direction of the first drive shaft. .
(18) The support arm device according to any one of (5) to (17), further including a stopper that restricts a rotation range of the second drive shaft in the axial rotation direction of the second drive shaft. .
(19) The support arm device according to any one of (1) to (18), wherein the jig is a medical instrument.
(20) The support arm device according to (19), wherein the jig is an endoscope or an end effector that holds a biological tissue or a medical device of a patient.
 1  支持アーム装置
 5  術具(治具)
 10  アーム部
 15c  第6のリンク(第3の駆動リンク)
 17a  第7のリンク(第2の駆動リンク)
 17b  第8のリンク(第1の駆動リンク)
 21  ベース部
 31a  第1の駆動軸
 31b  第3の駆動軸
 31c  第2の駆動軸
 35  ガイド構造
 40a  第1の直交関節部
 40b  第3の直交関節部
 40c  第2の直交関節部
 42  リニアブッシュ
 43  ガイドピン
 60a~60n  関節部
1 Support arm device 5 Operating tool (jig)
10 Arm part 15c 6th link (3rd drive link)
17a Seventh link (second drive link)
17b Eighth link (first drive link)
21 base portion 31a first drive shaft 31b third drive shaft 31c second drive shaft 35 guide structure 40a first orthogonal joint portion 40b third orthogonal joint portion 40c second orthogonal joint portion 42 linear bush 43 guide Pin 60a-60n Joint

Claims (20)

  1.  ベース部に固定され、第1の駆動軸を軸回転させる第1の駆動部と、
     前記ベース部に固定され、第2の駆動軸を軸回転させる第2の駆動部と、
     少なくとも1つの平行リンクを含み、所定の治具を支持するアーム部と、を備え、
     前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部の駆動により、前記アーム部の姿勢を変化させ、前記所定の治具を回転運動させる、支持アーム装置。
    A first driving unit fixed to the base unit and rotating the first driving shaft;
    A second drive unit fixed to the base unit and rotating a second drive shaft;
    An arm portion including at least one parallel link and supporting a predetermined jig,
    A support arm device that changes the posture of the arm unit and rotates the predetermined jig by driving the first driving unit and the second driving unit.
  2.  前記ベース部に固定され、第3の駆動軸を軸回転させる第3の駆動部をさらに備え、
     前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記第3の駆動部の駆動により、前記アーム部の姿勢を変化させ、前記所定の治具に対して、前記所定の回転運動として遠隔運動中心を中心とするピボット運動を行い、かつ、前記遠隔運動中心を通る直線に沿った直進運動を行う、請求項1に記載の支持アーム装置。
    A third drive unit fixed to the base unit and rotating a third drive shaft;
    The posture of the arm unit is changed by driving the first driving unit, the second driving unit, and the third driving unit, and remote movement is performed as the predetermined rotational movement with respect to the predetermined jig. The support arm device according to claim 1, wherein the support arm device performs a pivoting motion about a center and performs a rectilinear motion along a straight line passing through the remote motion center.
  3.  前記アーム部は、複数の平行リンクを含み、前記複数の平行リンクが、リンク構成平面内に存在する、請求項1に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 1, wherein the arm portion includes a plurality of parallel links, and the plurality of parallel links exist in a link configuration plane.
  4.  前記アーム部が、前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記第3の駆動部の駆動による可動部分となる一方、前記ベース部は、前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記第3の駆動部の駆動による不動部分となる、請求項2に記載の支持アーム装置。 The arm part becomes a movable part by driving the first driving part, the second driving part, and the third driving part, while the base part is the first driving part, the second driving part, and the second driving part. The support arm device according to claim 2, wherein the support arm device is a non-moving portion driven by the driving unit and the third driving unit.
  5.  前記アーム部を構成する第1の駆動リンクと前記第1の駆動軸との間に介在し直交3自由度を構成する第1の直交関節部と、
     前記アーム部を構成する第2の駆動リンクと前記第2の駆動軸との間に介在し直交2自由度を構成する第2の直交関節部と、
     前記アーム部を構成する第3の駆動リンクと前記第3の駆動軸との間に介在し直交3自由度を構成する第3の直交関節部と、
     を備える、請求項2に記載の支持アーム装置。
    A first orthogonal joint portion interposed between the first drive link constituting the arm portion and the first drive shaft and constituting three orthogonal degrees of freedom;
    A second orthogonal joint portion that is interposed between a second drive link that constitutes the arm portion and the second drive shaft and that constitutes two orthogonal degrees of freedom;
    A third orthogonal joint portion interposed between a third drive link constituting the arm portion and the third drive shaft and constituting orthogonal three degrees of freedom;
    The support arm device according to claim 2, comprising:
  6.  前記第1の駆動軸の軸線と前記第3の駆動軸の軸線とは、互いに平行な平面上に存在する、請求項2に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 2, wherein an axis of the first drive shaft and an axis of the third drive shaft are present on a plane parallel to each other.
  7.  前記第1の駆動軸の軸線と前記第3の駆動軸の軸線とは、等間隔平行又は同一軸線上に配置される、請求項6に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 6, wherein the axis of the first drive shaft and the axis of the third drive shaft are arranged at equal intervals in parallel or on the same axis.
  8.  前記第2の駆動軸の軸線は、前記第1の駆動軸の軸線及び前記第3の駆動軸の軸線と直交する、請求項6に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 6, wherein an axis of the second drive shaft is orthogonal to an axis of the first drive shaft and an axis of the third drive shaft.
  9.  前記遠隔運動中心が、前記第2の駆動軸の軸線上に存在する、請求項2に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 2, wherein the remote motion center exists on an axis of the second drive shaft.
  10.  前記第1の駆動軸及び前記第3の駆動軸を同一方向に軸回転させることにより、前記治具が、前記遠隔運動中心を回転中心として回動する、請求項2に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 2, wherein the jig rotates about the remote motion center by rotating the first drive shaft and the third drive shaft in the same direction.
  11.  前記第1の駆動軸及び前記第3の駆動軸を逆方向に軸回転させることにより、前記治具が、前記遠隔運動中心を通る直線に沿った直進運動を行う、請求項2に記載の支持アーム装置。 The support according to claim 2, wherein the jig performs a straight movement along a straight line passing through the remote movement center by rotating the first drive shaft and the third drive shaft in opposite directions. Arm device.
  12.  前記アーム部は、前記直進運動をガイドするリニアブッシュを備える、請求項11に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 11, wherein the arm portion includes a linear bush for guiding the linear movement.
  13.  前記アーム部は、前記遠隔運動中心を通る直線上の1辺を含む平行リンクを含み、前記平行リンクに、前記遠隔運動中心を通る直線に平行な方向に沿って配置され、当該方向に沿って前記リニアブッシュ内を進退動可能なガイドピンが設けられる、請求項12に記載の支持アーム装置。 The arm portion includes a parallel link including one side on a straight line passing through the remote motion center, and is disposed on the parallel link along a direction parallel to the straight line passing through the remote motion center. The support arm device according to claim 12, wherein a guide pin capable of moving forward and backward in the linear bush is provided.
  14.  前記ガイドピンは、前記第1の駆動軸の軸線又は前記第3の駆動軸の軸線に直交する直線上に配置される、請求項13に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 13, wherein the guide pin is disposed on a straight line orthogonal to the axis of the first drive shaft or the axis of the third drive shaft.
  15.  前記遠隔運動中心を通る直線上の1辺を含む平行リンクにおける、前記1辺に交差する2つの辺は、前記第2の駆動軸の軸線に平行な状態を維持しながら移動する、請求項13に記載の支持アーム装置。 14. In a parallel link including one side on a straight line passing through the remote motion center, two sides intersecting the one side move while maintaining a state parallel to the axis of the second drive shaft. A support arm device according to claim 1.
  16.  前記第2の駆動軸の軸回転により、前記治具が、前記リンク構成平面に交差する方向へ回転する、請求項3に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 3, wherein the jig is rotated in a direction intersecting the link constituting plane by rotation of the second drive shaft.
  17.  前記第1の駆動リンクの前記第1の駆動軸の軸回転方向の回動範囲を規制するストッパを備える、請求項5に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 5, further comprising a stopper for restricting a rotation range of the first drive shaft in the axial rotation direction of the first drive link.
  18.  前記第2の駆動リンクの前記第2の駆動軸の軸回転方向の回動範囲を規制するストッパを備える、請求項5に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 5, further comprising a stopper that regulates a rotation range of the second drive shaft in the axial rotation direction of the second drive shaft.
  19.  前記治具が、医療用器具である、請求項1に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 1, wherein the jig is a medical instrument.
  20.  前記治具が、内視鏡、若しくは、患者の生体組織又は医療デバイスを把持するエンドエフェクタである、請求項19に記載の支持アーム装置。 The support arm device according to claim 19, wherein the jig is an endoscope or an end effector that grips a patient's living tissue or a medical device.
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